[AULA] Fluxo de Água no Sistema Solo-Planta-Atmosfera - Por Natalia Teixeira Schwab
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Transcript of [AULA] Fluxo de Água no Sistema Solo-Planta-Atmosfera - Por Natalia Teixeira Schwab
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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Cincia Rurais
Depto. de Fitotecnia Ecologia Agrcola
Aula:
gua no sistema solo-planta-atmosfera
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Santa Maria, novembro de 2014.
-
1. Introduo
Prof. Natalia Teixeira Schwab
cultura
clima
gua
solo
Relaes complexas
processos biolgicos
processos fisiolgicos
processos fsicos
processos qumicos
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
cultura
clima
gua
solo
Relaes complexas
processos biolgicos
processos fisiolgicos
processos fsicos
processos qumicos
Esse conhecimento deve ser reduzido a um nmero manejvel de componentes principais
para permitir uma anlise significativa do efeito desses componentes sobre a cultura, a nvel de campo (DOORENBOS; KASSAM, 1994)
1. Introduo
-
Quais as propriedades da gua?
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Polaridade: a molcula de gua apresenta distribuio desigual das cargas eltricas (bipolo).
2. Propriedades da gua
-
+ +
Ligaes covalentes
Influi em uma srie de propriedades fsicas e qumicas como tenso superficial, solubilidade, ponto de fuso e ponto de
ebulio. Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Constante dieltrica: a capacidade de neutralizar partculas com carga eltrica. A gua tem alta constante dieltrica, formando capas de hidratao no entorno de molculas eletricamente carregadas.
2. Propriedades da gua
Solvente universal
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Calor especfico: a quantidade de energia necessria para elevar a temperatura de uma substncia. A gua tem alto calor especfico, ou seja, necessria uma grande quantidade de energia para elevar sua temperatura. Da mesma forma, o resfriamento da gua lento.
2. Propriedades da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
20oC 100oC 0oC
Estabilidade trmica
Energia Energia
-
Calor latente de vaporizao: quantidade de energia necessria para promover a passagem de gua do estado lquido para o estado gasoso. A gua tem alto calor latente de vaporizao, ou seja, necessria alta quantidade de energia para a troca de fase,
2. Propriedades da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Para as planta importante porque a gua ser evaporada levando consigo energia depositada nos
tecidos pela radiao solar, ou seja, ocorre um RESFRIAMENTO dos tecidos atravs do processo de
TRANSPIRAO da planta.
-
Tenso superficial: a interface entre lquido-atmosfera, formando um menisco. A tenso superficial da gua alta.
2. Propriedades da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
A tenso superficial juntamente com a
adeso e coeso so responsveis pelo
fenmeno da CAPILARIDADE.
-
Resistncia tenso: a resistncia a fortes presses negativas que a gua apresenta, o que, at determinado limite, evita o rompimento da coluna de gua (cavitao).
2. Propriedades da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Quanto mais pura gua, maior a
resistncia tenso.
-
Absoro de radiao eletromagntica: gua absorve radiaes com comprimentos de onda maiores que 1300 m, no atrapalhando o processo de absoro de radiao pelos cloroplastos, j que o comprimento de onda utilizado para fins de fotossntese fica na ordem de 400 a 700 m.
2. Propriedades da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
X 1300 m 400 a 700 m
-
Ponto de fuso e ebulio: a gua apresenta pontos de fuso (0C) e ebulio (100C) bem distanciados, o que permite que se mantenha no estado lquido em uma ampla variao de temperatura.
2. Propriedades da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
100oC 0oC
X
-
Quais as funes da gua na planta?
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Composio dos tecidos
Participao em reaes
Solvente e meio de transporte
Turgescncia
Estabilidade trmica
3. Funes da gua na planta
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Composio dos tecidos
Participao em reaes
Solvente e meio de transporte
Turgescncia
Estabilidade trmica
3. Funes da gua na planta
Prof. Natalia Teixeira Schwab
a gua compem grande percentual da massa celular, sendo que, quanto
maior o contedo de gua em um tecido, mais alta sua taxa
metablica.
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Composio dos tecidos
Participao em reaes
Solvente e meio de transporte
Turgescncia
Estabilidade trmica
3. Funes da gua na planta
Prof. Natalia Teixeira Schwab
a gua participa de diversas reaes na planta, sendo fonte de
hidrognio e eltrons no processo fotossinttico, produto da reao da respirao, participa de reaes
de condensao e hidrlise, etc.
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Composio dos tecidos
Participao em reaes
Solvente e meio de transporte
Turgescncia
Estabilidade trmica
3. Funes da gua na planta
Prof. Natalia Teixeira Schwab
por apresentar alta constante dieltrica e polaridade, a gua classificada como um solvente
universal, pois capaz de interagir com um grande nmero de
molculas, causando sua dissoluo.
Os solutos, quando dissolvidos em gua, podem ser transportados,
como ocorre com os nutrientes que so absorvidos pela razes e so
transportados diludos em gua at as folhas.
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Composio dos tecidos
Participao em reaes
Solvente e meio de transporte
Turgescncia
Estabilidade trmica
3. Funes da gua na planta
Prof. Natalia Teixeira Schwab
a gua absorvida pelas clulas causa uma presso nas paredes que, em resposta,
geram a chamada presso de TURGOR ou TURGESCNCIA, fenmeno muito
importante para a expanso celular, movimento estomtico e manuteno da
rigidez de tecidos jovens (no lignificados).
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Composio dos tecidos
Participao em reaes
Solvente e meio de transporte
Turgescncia
Estabilidade trmica
3. Funes da gua na planta
Prof. Natalia Teixeira Schwab
como a gua apresenta alto calor especfico, isto promove uma alta
estabilidade trmica aos tecidos que possuem a gua na sua composio. O
metabolismo na planta muito dependente desta estabilidade trmica, pois alteraes
na temperatura podem causar mau funcionamento de enzimas.
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Como a gua se movimenta?
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
4. Movimento da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
O movimento de gua na planta pode se dar por trs maneiras:
1. Difuso
2. Fluxo de massa
3. Osmose
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4. Movimento da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
1. Difuso: o movimento espontneo impulsionado por uma diferena de concentrao entre dois pontos. Ex.: transpirao.
um movimento que sofre influencia do tamanho da molcula (molculas maiores, tem menor difuso), pela temperatura (quanto maior a
temperatura, maior a difuso) e do meio (no meio gasoso a difuso maior que no meio lquido e slido).
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4. Movimento da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
2. Fluxo de massa: o movimento espontneo impulsionado por uma diferena de presso entre dois pontos.
presso positiva (presso de raiz)
-
4. Movimento da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
2. Fluxo de massa: o movimento espontneo impulsionado por uma diferena de presso entre dois pontos.
presso negativa (tenso)
O fluxo de massa caracteriza o transporte de gua que ocorre nos vasos condutores do xilema, sendo um movimento bastante
importante para transporte a longas distncias, de gua no estado lquido.
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4. Movimento da gua
Prof. Natalia Teixeira Schwab
3. Osmose: o transporte espontneo de gua atravs de uma membrana semipermevel, em resposta uma diferena de potencial (vai do maior para o menor potencial).
A gua atravessa as membranas via protenas integrais especializadas, chamada AQUAPORINAS, sendo um movimento
de foras compostas (presso e concentrao).
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Como se d o movimento da gua no sistema S-P-A?
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
Prof. Natalia Teixeira Schwab
O movimento da gua ao longo do sistema que inclui o solo, a planta e
a atmosfera governado pela demanda atmosfrica
depende da radiao solar, da velocidade do vento, da temperatura do ar e do
contedo de vapor de gua na atmosfera, e a interao desses elementos com a cultura.
Dficit de presso de vapor (DPV) existente na interface atmosfera-folha
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Essa perda de gua se d via estmato, que composto por duas clulas-guarda que abrigam
um poro (ostolo), podendo abrir-se ou fechar-se, fazendo a regulao da sada de gua.
atravs do estmato tambm que ocorre o ingresso de CO2 na planta, essencial para as reaes
fotossintticas
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
difuso
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
TC Cria-se uma presso negativa
(ou tenso) na pelcula de gua (oriunda do xilema) que
recobre as clulas do mesfilo foliar
A intensa radiao e a alta temperatura provocam a perda de gua da planta em forma de vapor para a atmosfera, fenmeno chamado
de TRANSPIRAO, que tem como objetivo a regulao da temperatura do tecido vegetal. vapor dgua
DPV
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
transpirao A transpirao da planta regulada pela abertura e fechamento do estmato (condutncia estomtica) e tambm pela presena de uma camada de ar
estacionria prxima folha, chamada camada limite ou camada limtrofe.
Quando na ausncia de vento, possui grande concentrao de
vapor de gua, reduzindo a transpirao
Quando o vento intenso, essa camada pode ser desfeita, o que acentua a perda de gua
para a atmosfera
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
A camada limite pode ser influenciada:
pela forma e tamanho das folhas
pela presena de tricomas
desenvolvimento de estmatos em regies invaginadas da folha
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Prof. Natalia Teixeira Schwab
Gerada a tenso na coluna de gua pelo
processo de transpirao, a gua puxada ou tensionada da raiz em
direo a folha via xilema
transpirao
A gua no xilema movimentada
por fluxo de massa
Quando a transpirao muito intensa e o suprimento de gua na raiz no satisfatrio
para atender a demanda, pode ocorrer quebra da coluna de gua no xilema, processo chamado
de EMBOLISMO ou CAVITAO.
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
transpirao
A tenso gerada na folha pela transpirao estende-se at as razes e essa tenso transmitida para a pelcula de gua que recobre as clulas do tecido radicular.
Essa tenso faz com que a gua presente na soluo do solo se movimente em direo
raiz, especialmente na regio dos plos radiculares, por fluxo de massa.
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Quando em contato com o plo radicular, a gua pode ingressar, por osmose, nos tecidos
por trs vias:
1) via apoplasto (via de baixa resistncia, onde a gua se desloca nas paredes celulares
e espaos intercelulares)
2) via simplasto (atravs da rede de citoplasmas interconectados pelos
plasmodesmas) ou
3) via transmembrana (movimento de clula a clula, passando pelas membranas
atravs de protenas integrais especializadas, as aquaporinas).
Ao alcanar o xilema, por qualquer uma destas vias, a gua direcionada aos elementos de
vaso, onde segue o fluxo de massa at chegar folha.
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
No solo a gua movimentada para a regio prxima ao plo radicular
via fluxo de massas, sempre da regio mais mida (maior potencial hdrico) em direo regio mais
seca (baixo potencial hdrico).
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
O movimento da gua do solo at a atmosfera s ocorre por que entre este
caminho existe um gradiente de potencial de gua, ou seja, para que
haja movimento o potencial de gua no solo deve ser sempre maior do que o
potencial de gua na atmosfera = LEI DE DARCY
Nesse movimento NO H GASTO DE ENERGIA, sendo um processo puramente fsico. O potencial de gua um somatrio
menos negativo
altamente negativo
a = presso + osmtico + gravitacional + matricial
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
a = presso + osmtico + gravitacional + matricial
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
tenso gerada pela transpirao
concentrao de solutos ao longo do
sistema
considerado em plantas de grande
porte
reteno da gua na matriz do solo
O potencial de presso (p) o que gera maior gradiente para que o movimento ocorra.
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Prof. Natalia Teixeira Schwab
a = presso + osmtico + gravitacional + matricial
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
QUAL A DIREO DO FLUXO DE GUA??
X X
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
a = presso + osmtico + gravitacional + matricial
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
Diagrama ilustrando a contribuio do potencial hdrico e de seus componentes para o movimento de gua entre clulas (Hopkins, 2000).
X X
-
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
Atmosfera = -10 a -100 MPa
Solo = -0,01 a -0,2 MPa
Raiz = -0,1 a -1,0 MPa
Folha = -0,5 a -2,0 MPa Potencial
hdrico no sistema S-P-A
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
5. Movimento da gua no sistema S-P-A
Solo = Fluxo de massas
Solo-raiz = Osmose
Dentro da planta= Fluxo de massas
Planta-atmosfera= Difuso
O movimento da gua no sistema S-P-A um processo passivo, que ocorre em resposta uma fora fsica, sem que haja necessidade de qualquer atividade metablica para que
ocorra.
Prof. Natalia Teixeira Schwab
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Dficit de presso de vapor - Demanda atmosfrica-
Transpirao
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Transpirao DPV
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Equao do fluxo transpiratrio
Fluxo transpiratrio =
Concentrao de vapor de gua na cmara subestomtica
Concentrao de vapor de gua na atmosfera
Resistncia foliar Resistncia da camada limtrofe
+
-
6. Fluxo transpiratrio
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Fluxo transpiratrio =
Concentrao de vapor de gua na cmara subestomtica
Concentrao de vapor de gua na atmosfera
Resistncia foliar Resistncia da camada limtrofe
+
-
Dficit de presso de vapor
Concentrao de vapor de gua na cmara subestomtica sempre
maior que a concentrao de vapor de gua na atmosfera.
6. Fluxo transpiratrio
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Fluxo transpiratrio =
Concentrao de vapor de gua na cmara subestomtica
Concentrao de vapor de gua na atmosfera
Resistncia foliar Resistncia da camada limtrofe
+
-
1/Resistncia foliar = (1/Resistncia estomtica) + (1/Resistncia cuticular)
?
6. Fluxo transpiratrio
-
Resistncia estomtica...
Depende:
Prof. Natalia Teixeira Schwab
do grau de abertura
Absoro pelas clulas-guarda
Grau de abertura do ostolo
Estmato aberto
Estmato fechado
Quanto maior o grau abertura estomtica, menor a
resistncia.
-
Resistncia estomtica...
Depende:
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Concentrao de CO2
Concentrao de CO2
Resistncia estomtica
Grande concentrao de CO2 na cmara, causa
fechamento do estmato.
-
Resistncia estomtica...
Depende:
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Fluxo de Luz
Fluxo de luz
Resistncia estomtica Luz provoca a abertura
dos estmatos.
-
Resistncia estomtica...
Depende:
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Condio hdrica
Potencial de gua na folha (-)
Resistncia estomtica
Limiar de sensibilidade estomtica
Reduo da disponibilidade hdrica na folha causa
fechamento dos estmatos
-
Resistncia estomtica...
Depende:
Prof. Natalia Teixeira Schwab
ABA
Potencial de gua na folha (-)
Resistncia estomtica
Limiar de sensibilidade estomtica
Baixo potencial de gua
Baixo potencial de gua
Baixo potencial de gua
ABA
ABA ABA
Fechamento estomtico
Sinal hidrulico
Raiz Folha
Mutante que no sintetiza
ABA
-
Resistncia estomtica...
Prof. Natalia Teixeira Schwab
A abertura estomtica se correlaciona com a atividade fotossinttica e com o estado hdrico:
- Se h fotossntese: h luz e baixo nveis de CO2 na cmara subestomtica
Ambas condies favorecem a abertura dos estmatos
-- Em baixos potenciais de gua e altos DPV h induo para o fechamentos estomtico
A figura mostra o grau de abertura dos estmatos (s) e a taxa de transpirao (t) de
uma planta em diferentes horas do dia.
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Fluxo transpiratrio =
Concentrao de vapor de gua na cmara subestomtica
Concentrao de vapor de gua na atmosfera
Resistncia foliar Resistncia da camada limtrofe
+
-
O vento reduz a espessura da camada limite.
6. Fluxo transpiratrio
-
E se faltar gua neste sistema???
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
E se faltar gua neste sistema???
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Estresse hdrico
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
O estresse por dficit hdrico nas plantas ocorre quando a taxa de transpirao excede a taxa de absoro de gua pelas razes e pode ser provocado:
por um dficit no seu suprimento na zona radicular e/ou
por uma excessiva demanda evaporativa da atmosfera
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
O estresse por dficit hdrico nas plantas ocorre quando a taxa de transpirao excede a taxa de absoro de gua pelas razes e pode ser provocado:
por um dficit no seu suprimento na zona radicular e/ou
por uma excessiva demanda evaporativa da atmosfera
As primeiras respostas ao dficit hdrico parecem ser controladas mais por eventos biofsicos do que por alteraes
nas reaes qumicas da planta.
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Reduo da expanso celular O dficit reduz o turgor
celular, responsvel pela expanso e diviso celular.
Reduo da sntese de paredes celulares e protenas
1) Reduo da expanso da rea foliar
A reduo da rea foliar reduz a rea transpirante, conservando o suprimento
de gua por um perodo mais longo.
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Reduo da expanso da rea foliar mas a taxa fotossinttica a mesma...
Fotoassimilados so distribudos para as razes (crescimento compensatrio)
2) Crescimento radicular em profundidade
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
3) Fechamento estomtico
Fechamento hidropassivo: clula guarda perde gua
por evaporao
Fechamento hidroativo: folha desidratada por
inteira, reduzindo o contedo de gua na
clula guarda.
Mensagem originria do sistema radicular:
envio do sinal ABA
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Porque a primeira linha de defesa no o fechamento estomtico?
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
Porque a primeira linha de defesa no o fechamento estomtico?
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
A condutividade estomtica est mais ligada com o potencial de gua no solo do que com o potencial
de gua na folha.
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Porque ocorre murchamento mesmo em
plantas irrigadas?
Como explicar o murchamento de plantas em ambientes alagado?
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Porque ocorre murchamento mesmo em
plantas irrigadas?
Como explicar o murchamento de plantas em ambientes alagado?
Em casos onde a demanda atmosfrica muito grande, o movimento da gua na planta no consegue atender a esta
demanda na mesma velocidade.
Em situaes extremas pode ocorrer a quebra da coluna de gua no interior do xilema (embolismo), o que obstrui a
passagem de gua, causando murchamento.
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Perodos de crescimento sensveis ao dficit hdrico para diferentes culturas
Cultura Perodo crtico
Arroz Durante o perodo de desenvolvimento da pancula e na florao
Algodo Florao e formao das maas
Batata Perodo de estolonizao e iniciao da formao do tubrculo
Cana-de-acar Perodo de perfilhamento e alongamento dos talos
Feijo Perodo de florao e enchimento das vagens
Girassol Perodo de florao
Milho Perodo de florao
Oliveira Antes da florao e no endurecimento do caroo
Soja Florao e formao da colheita
Trigo Perodo de florao
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Porque as plantas so mais sensveis ao dficit hdrico na fase reprodutiva?
-
7. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Porque as plantas so mais sensveis ao dficit hdrico na fase reprodutiva?
Nessa fase a prioridade na translocao de fotoassimilados a parte reprodutiva da planta
(flores e frutos) em detrimento do sistema radicular. Com isso no h possibilidade de aprofundamento
do sistema radicular, no havendo aumento na rea de absoro de gua, tornando o dficit hdrico
mais problemtico para a planta.
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Movimento da gua = diferena de potencial
1. Potencial Hdrico
maior
menor
a ou w = presso + osmtico + gravitacional + matricial
energia livre associada s molculas de gua
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Potencial matricial (m)
1. Potencial Hdrico
Representa a quantidade de presso de deve ser aplicada para remover uma unidade de gua retida na matriz do solo. Resultado de foras capilares e de adsoro que surgem devido interao entre a gua e as partculas slidas.
m = altamente negativo
X
m = nulo
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Potencial gravitacional (g)
1. Potencial Hdrico
Representa a energia da gravidade, que causa movimento descendente da gua (desde que no ocorra uma fora oposta de igual magnitude).
g +
g -
Plano de referncia
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Potencial gravitacional (g)
1. Potencial Hdrico
g = m. g. h
Massa especfica da gua = 1,00 g/cm
Acelerao da gravidade =
9,80665 m/s
Altura em relao ao ponto
de referncia
Ainda que frequentemente negligenciado em sistemas vegetais, o g aumenta 0,01 Mpa/m acima da altura do solo, e por isso
dever ser includo sempre que se estudam rvores.
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Potencial osmtico (os ou )
1. Potencial Hdrico
os = - R. T. C
Constante geral dos gases = 0,0083143 Mpa/mol/K
Temperatura (K) = (C +273)
Concentrao absoluta do
soluto (mol/L)
Sempre negativo!
-
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Potencial presso (p)
1. Potencial Hdrico
p = 4,566 . T . Ln (UR/100)
Temperatura (em K) Umidade relativa do ar (%)
1 atm 0,1013 MPa
-
Calcule o p da folha (em Mpa) sabendo que a T = 27C e ...
UR (%) p em atm p em Mpa
100
99,9
95
70
50
20
10
Prof. Natalia Teixeira Schwab p = 4,566 . T . Ln (UR/100)
-
Calcule o p da folha (em Mpa) sabendo que a T = 27C e ...
UR (%) p em atm p em Mpa
100 0 0
99,9 -1,37 -0,13
95 -70,26 -7,11
70 -488,57 -49,49
50 -949,47 -96,18
20 -2204,60 -223,3
10 -3154,08 -316,5
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
E se faltar gua neste sistema???
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
E se faltar gua neste sistema???
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Estresse hdrico
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
O estresse por dficit hdrico nas plantas ocorre quando a taxa de transpirao excede a taxa de absoro de gua pelas razes.
Prof. Natalia Teixeira Schwab
taxa de transpirao
taxa de absoro >
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
O estresse hdrico pode ser provocado:
Prof. Natalia Teixeira Schwab
por um dficit no seu suprimento na zona
radicular
por uma excessiva demanda evaporativa da
atmosfera
DPV
Solo seco
taxa de transpirao
taxa de absoro >
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Como a planta responde ao estresse hdrico?
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Como a planta responde ao estresse hdrico?
As primeiras respostas ao dficit hdrico parecem ser controladas mais
por eventos biofsicos do que por alteraes nas reaes qumicas da
planta.
Prof. Natalia Teixeira Schwab
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Reduo da expanso celular O dficit reduz o turgor
celular, responsvel pela expanso e diviso celular.
Reduo da sntese de paredes celulares e protenas
1) Reduo da expanso da rea foliar
A reduo da rea foliar reduz a rea transpirante, conservando o suprimento
de gua por um perodo mais longo.
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Reduo da expanso da rea foliar mas a taxa fotossinttica a mesma...
Fotoassimilados so distribudos para as razes (crescimento compensatrio)
2) Crescimento radicular em profundidade
Inicia o acmulo de cido abscsico (ABA) nas razes e
folhas
Sem estresse
Com estresse
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
3) Fechamento estomtico
Fechamento hidropassivo: clula guarda perde gua
por evaporao
Fechamento hidroativo: folha desidratada por
inteira, reduzindo o contedo de gua na
clula guarda.
Mensagem originria do sistema radicular:
envio do sinal ABA
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Linhas de Defesa (eventos biofsicos) :
Prof. Natalia Teixeira Schwab
3) Fechamento estomtico
Com esse fechamento, ocorre reduo na condutividade estomtica, ou seja, a entrada de CO2 reduzida e, com isso, grande reduo na
fotossntese.
O resultado a reduo da produo de biomassa pelos vegetais e,
conseqentemente, reduo da produtividade das culturas.
Sem estresse hdrico
Com estresse hdrico
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Figura. Efeitos do stresse hdrico na fotossntese e expanso foliar no girassol (Helianthus
annuus). Esta espcie tpica na sua resposta, uma vez que a expanso foliar muito mais
sensvel desidratao que a taxa de fotossntese. Retirado de Taiz & Zeiger (1998), fig. 25.4,
pag.730
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Figura. A transpirao diurna de jovens plantas de Pinus radiata; a) com bastante
disponibilidade em gua; b) depois de 9 dias sem gua; c) depois de 12 dias sem gua.
Retirado de Larcher (1995), fig. 4.30, pag. 249.
-
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
Figura. Diagrama das mudanas na transpirao ao longo do dia medida que a umidade do solo diminui (curvas 1 a
5). As setas indicam o movimento dos estomas induzidos pelas mudanas no balano hdrico. A rea a escuro mostra a
zona em que a transpirao exclusivamente cuticular. 1. transpirao sem restries; 2. limitao da transpirao
durante o meio dia medida que os estmatos fecham; 3. fechamento estomtico ao meio dia; 4. interrupo total da
transpirao estomtica devido ao fecho persistente dos estomas (s ocorre transpirao cuticular); 5. transpirao
cuticular consideravelmente reduzida devido contrao da foliar. Retirado de Larcher (1995), fig. 4.29, pag. 248
-
Porque a primeira linha de defesa no o fechamento estomtico?
2. Fisiologia do Estresse hdrico
Prof. Natalia Teixeira Schwab
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2. Fisiologia do Estresse hdrico
A condutividade estomtica est mais ligada com o potencial de gua no solo do que com o potencial
de gua na folha.
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Porque a primeira linha de defesa no o fechamento estomtico?
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2. Fisiologia do Estresse hdrico
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Porque ocorre murchamento mesmo em
plantas irrigadas?
Como explicar o murchamento de plantas em ambientes alagado?
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2. Fisiologia do Estresse hdrico
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Porque ocorre murchamento mesmo em
plantas irrigadas?
Como explicar o murchamento de plantas em ambientes alagado?
Em casos onde a demanda atmosfrica muito grande, o movimento da gua na planta no consegue atender a esta
demanda na mesma velocidade.
Em situaes extremas pode ocorrer a quebra da coluna de gua no interior do xilema (embolismo), o que obstrui a
passagem de gua, causando murchamento.
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2. Fisiologia do Estresse hdrico
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Perodos de crescimento sensveis ao dficit hdrico para diferentes culturas
Cultura Perodo crtico
Arroz Durante o perodo de desenvolvimento da pancula e na florao
Algodo Florao e formao das mas
Batata Perodo de estolonizao e iniciao da formao do tubrculo
Cana-de-acar Perodo de perfilhamento e alongamento dos talos
Feijo Perodo de florao e enchimento dos legumes
Girassol Perodo de florao
Milho Perodo de florao
Oliveira Antes da florao e no endurecimento do caroo
Soja Florao e enchimento dos legumes
Trigo Perodo de florao
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2. Fisiologia do Estresse hdrico
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Porque as plantas so mais sensveis ao dficit hdrico na fase reprodutiva?
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2. Fisiologia do Estresse hdrico
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Porque as plantas so mais sensveis ao dficit hdrico na fase reprodutiva?
Nessa fase a prioridade na translocao de fotoassimilados a parte reprodutiva da planta (flores e
frutos) em detrimento do sistema radicular.
Com isso no h possibilidade de aprofundamento do sistema radicular, no havendo aumento na rea de
absoro de gua, tornando o dficit hdrico mais problemtico para a planta.
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Como as diferentes espcies evoluram para driblar o estresse hdrico?
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3. Aperfeioamento da absoro/armazenamento da gua
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Figura. Formas que permitem s plantas sobreviverem seca. a) rvores de folha caduca que armazenam gua nos troncos; b) suculentas que armazenam gua no caule; c) suculentas que armazenam gua nas folhas; d) rvores e arbustos de folha persistente e raiz principal profunda; e) arbustos de folha caduca frequentemente espinhosos; f) arbustos de caules clorofilinos; g) tufos de ervas com gemas protegidas pelas banhas das folhas e sistema radicular extenso; h) plantas de hbito em roseta; i) gefitas com razes de armazenamento; j) gefitas com bulbos ou tubrculos; k) pluvioterfitas (plantas anuais); l) plantas tolerantes dessecao do tipo poiquilohdricas.
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3. Aperfeioamento da absoro/armazenamento da gua
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a) rvores de folha caduca que armazenam gua nos troncos. Ex: Baob
b) Suculentas que armazenam gua no caule. Ex: Cactus
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3. Aperfeioamento da absoro/armazenamento da gua
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c) Suculentas que armazenam gua nas folhas. Ex: Agaves
j) Gefitas com bulbos ou tubrculos. Ex: Gladolo
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3. Aperfeioamento da absoro/armazenamento da gua
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c) Plantas de hbito em roseta. Ex: Caraguat
i) Gefitas com razes de armazenamento. Ex: batata-doce (Ipomoea batatas)
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E se gua estiver em excesso neste sistema???
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a) falta de oxigenao radicular e morte das razes b) aumento no aparecimento de doenas c) aumento no percentual de acamamento de plantas d) distrbio nutricional e) reduo da qualidade do produto (necrose, clorose, etc..) f) produo final comprometida.
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4. Efeitos do excesso hdrico nas culturas agrcolas
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Como determinar o potencial hdrico de um tecido vegetal na prtica?
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5. Determinao do potencial hdrico do tecido vegetal
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1. Mtodo baseado na mudana do peso do tecido: O de alguns tecidos pode ser estimado equilibrando-se amostras de tecido, previamente pesadas, em solues de potencial osmtico conhecido.
Objetivo: determinar qual soluo tem um potencial osmtico
equivalente ao potencial hdrico do tecido.
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5. Determinao do potencial hdrico do tecido vegetal
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1. Mtodo baseado na mudana do peso do tecido:
Se o s da soluo externa mais negativo do que o do tecido ocorre sada de gua do tecido e, conseqente perda de peso; se o s da soluo externa menos negativo do que o do tecido ocorre entrada de gua no tecido e, conseqente ganho de peso;
A soluo na qual o tecido no ganha nem perde peso tem um potencial osmtico equivalente ao
do tecido.
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5. Determinao do potencial hdrico do tecido vegetal
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2. Bomba de Presso ou Cmara de Scholander: mede a tenso (presso negativa) que existe no xilema do rgo coletado. Neste caso, assume-se que o do xilema igual ao mdio do rgo coletado.
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5. Determinao do potencial hdrico do tecido vegetal
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2. Bomba de Presso ou Cmara de Scholander: mede a tenso (presso negativa) que existe no xilema do rgo coletado. Neste caso, assume-se que o do xilema igual ao mdio do rgo coletado.
Isso vlido?
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5. Determinao do potencial hdrico do tecido vegetal
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2. Bomba de Presso ou Cmara de Scholander: mede a tenso (presso negativa) que existe no xilema do rgo coletado. Neste caso, assume-se que o do xilema igual ao mdio do rgo coletado.
Isso vlido?
a) em muitos casos o potencial osmtico do xilema desprezvel, assim o principal
componente do potencial hdrico no xilema corresponde presso negativa (tenso)
na coluna do xilema;
b) o xilema est em contato ntimo com a maioria das clulas do rgo e at mesmo
de toda a planta.
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A B
5. Determinao do potencial hdrico do tecido vegetal
2. Bomba de Presso ou Cmara de Scholander: Nesta tcnica, o rgo a ser medido tem que ser cortado e colocado na cmara, de acordo com a Figura. Antes do corte, a coluna de gua no xilema est sob tenso. Quando a colunade gua cortada, a gua puxada para dentro dos capilares do xilema (A). Para fazer a medio, a cmara pressurizada com gs comprimido at que a gua retorne para a superfcie do corte (B).
O observador, quando notar o umedecimento da
superfcie do corte, deve parar a pressurizao e
anotar a presso marcada no manmetro. Este valor
negativo corresponde ao w do rgo.
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Como determinar o contedo de gua de um tecido vegetal na prtica?
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% MF = MF MS . 100 MF
6. Determinao do contedo de gua do tecido vegetal
% MS = MF MS . 100 MS
% CRA = MF MS . 100 MT - MS
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Outras relaes...
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Coeficiente de transpirao (CT): a quantidade de gua, em litros, necessria para a produo de
1 kg de biomassa (L H2O / Kg MS)
em que TT a transpirao total (L H2O/planta); BF, a matria seca final (kg/planta); e BI, a matria seca inicial
(kg/planta)
CT= ___TT___ BF - BI
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Exemplo
Soja CT = 600 Se...
Produo de gros de soja = 3000 kg/ha
Produo de MS da parte area = 5000 kg/ha
Produo de MS total = 8000 kg/ha
Densidade de plantas = 300.000 plts/ha
Ciclo mdio = 120 dias
Pergunta-se: Qual a quantidade de gua para produzir 8000 Kg MS/ha?
Qual a quantidade de gua transpirada por 1 planta durante o ciclo e durante 1 dia?
Qual a quantidade pluviomtrica necessria para produzir 8000 Kg/ha?
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- QUIZ gua no sistema S-P-A
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(UFV-MG) A transpirao a perda de gua pelas plantas, atravs de sua parte area, na forma de vapor. Responda:
(A) Atravs de que estrutura foliar ocorre essa perda de gua? _________________________________________________
(B) Que adaptao permite epiderme de uma folha restringir a perda de gua? ____________________________________________________ (C) Que fatores ambientais influenciam a transpirao? ______________________________________________________
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(FUVEST) O grfico abaixo foi obtido de pesagens sucessivas de uma folha recm-destacada de uma planta, a fim de avaliar a quantidade de gua perdida na transpirao. Qual o fenmeno explica a diferena entre as inclinaes dos segmentos AB e BC do grfico? _____________________________________________________
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(FUVEST) O esquema representa um experimento em que plantas foram colocadas em tubos, com igual quantidade de gua, devidamente vedadas para evitar a evaporao. A planta do tubo A foi mantida intacta, a do tubo B teve suas folhas totalmente cobertas por uma camada de vaselina. Cada tubo mostra o nvel da gua no incio do experimento (Ni) e no final (Nf).
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(A) Por que os nveis da gua ficaram diferentes nos tubos A e B? ____________________________________________ (B) Que estruturas da epiderme foliar tiveram seu funcionamento afetado pela vaselina? _____________________________________________ (C) Qual o papel dessas estruturas da epiderme para que a planta realize fotossntese? _______________________________________________________________