Apostila Fisiologia Vegetal

Download Apostila Fisiologia Vegetal

Post on 25-Jun-2015

4.106 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CESNORS FREDERICO WESTPHALEN DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA FLORESTAL PROF. ADRIANA TOURINHO SALAMONI</p> <p>APOSTILA DE AULAS TERICAS DE FISIOLOGIA VEGETAL</p> <p>2/2008</p> <p>CAPTULO I: A GUA, AS CLULAS E A PLANTA1. A GUA NA VIDA DAS PLANTAS: Papel fundamental na vida da planta para cada grama de matria orgnica produzida, 500 g de gua so absorvidas pelas razes, transportadas pelo corpo da planta e perdidas para a atmosfera. Pequeno desequilbrio no fluxo da gua pode causar dficits hdricos e mau funcionamento de muitos processos celulares. Assim, toda a planta deve realizar um balano delicado de sua absoro e perda de gua. gua forma maior parte da clula vegetal clula vegetal madura tm grande vacolo (90-95%) cheio de gua e o resto citoplasma (5-10%) constitui 80-95% da massa de tecidos vegetais em crescimento os fenmenos vitais ativos so condicionados a um suficiente suprimento hdrico. Ex. Plantas hortcolas (couve, alface, tomate) podem conter 85-95% de gua. A madeira, composta principalmente por clulas mortas, tem contedo hdrico menor, as sementes (5-15%) esto entre os tecidos vegetais mais secos, mas antes de germinar precisam absorver quantidade considervel de gua. Mais abundante e melhor solvente que se conhece meio onde molculas movimentam-se dentro das clulas e entre elas, influenciando a estrutura de vrios constituintes (protenas, cidos nuclicos, polissacardeos). Forma um ambiente onde ocorre a maioria das reaes bioqumicas celulares e participa diretamente em muitas reaes qumicas essenciais. Perda e absoro de gua so contnuas pela planta maioria da gua perdida evapora da folha medida que o CO2 para a fotossntese absorvido transpirao. Num dia ensolarado, quente e seco, uma folha renovar at 100% de sua gua em apenas 1 hora. Transpirao forma eficiente de dissipar calor proveniente do sol molculas de gua que escapam para a atmosfera tm energia maior, isso promove a quebra das ligaes que as seguram no lquido. Quando elas escapam, deixam para trs uma massa de molculas com energia menor, ou seja, um corpo lquido mais frio. Na folha, quase do ganho lquido de calor do sol dissipado pela transpirao. gua recurso mais abundante que as plantas precisam para crescer e funcionar, mas tambm o mais limitante para a produtividade agrcola. Plantas aquticas ou de ambiente muito mido, no tm dispositivo especial para evitar a perda dgua. As terrestres precisam manter ativamente sua condio hdrica, como sua parte area est em contato direto com a atmosfera que tem presso de vapor mais baixa, a gua cedida ao ambiente circundante, assim o balano hdrico deve ser equilibrado com um permanente abastecimento de gua. 2. ESTRUTURA E PROPRIEDADES DA GUA: A gua tem propriedades especiais, permite atuar como solvente e ser prontamente transportada ao longo do corpo da planta. Essas propriedades vm primariamente da estrutura polar da molcula. POLARIDADE LIGAES DE HIDROGNIO: Consiste de 2 molculas de hidrognio e 1 oxignio, unidos por ligaes covalentes. O oxignio mais eletronegativo, atrai eltrons da ligao covalente, gerando carga negativa parcial na extremidade da molcula do oxignio e carga positiva parcial em cada hidrognio. As cargas parciais ficam iguais, assim a molcula de gua no tem carga lquida. A separao de cargas mais a forma da molcula de gua tornam-a polar, cargas parciais opostas entre as molculas de gua vizinhas tendem a atra-las. As ligaes entre molculas de gua so ligaes de hidrognio. As ligaes entre as molculas de gua e ons e entre a gua e solutos polares so feitas por ligaes de hidrognio, gerando menor atrao eletrosttica entre as substncias carregadas e aumentando a solubilidade. POLARIDADE EXCELENTE SOLVENTE: O tamanho pequeno da molcula e a polaridade fazem com que ela dissolva quantidades maiores de uma variedade mais ampla de substncias que outros solventes. Fazem dela um solvente particularmente bom para substncias inicas e molculas como acares e protenas. o solvente universal. LIGAES DE HIDROGNIO PROPRIEDADES TRMICAS INCOMUNS: muitas ligaes de hidrognio entre molculas de gua, formam uma forte atrao intermolecular, muita energia necessria para romper. Do a gua propriedades trmicas incomuns, como alto calor especfico (calor necessrio para aumentar a temperatura de uma substncia em uma quantidade especfica) e alto calor latente de vaporizao (energia necessria para separar as molculas da fase lquida e lev-las para a fase gasosa numa temperatura constante).</p> <p>Prof. Adriana Salamoni</p> <p>Pgina 2</p> <p>Fisiologia Vegetal</p> <p>LIGAES DE HIDROGNIO PROPRIEDADES DE COESO E ADESO: Molculas de gua da interface ar-gua esto mais fortemente atradas s molculas vizinhas que fase gasosa. A atrao desigual provoca diminuio da rea superficial. Para aumentar a rea de superfcie de uma interface ar-gua, h quebra de ligaes de hidrognio, precisa energia, essa energia a tenso superficial. A tenso na superfcie de evaporao das folhas gera as foras fsicas que puxam a gua pelo sistema vascular. Grande formao de ligaes de hidrognio na gua a coeso, a atrao entre molculas iguais. Atrao da gua a uma fase slida (parede celular, superfcie de um vidro) a adeso. Coeso, adeso e tenso superficial originam a capilaridade movimento da gua ao longo de um tubo capilar. 3. PROCESSOS DE TRANSPORTE DE GUA: Movimento da gua do solo planta atmosfera, por meios amplamente variveis (parede celular, citoplasma, membrana, espaos de ar) mecanismos de transporte variam com o meio. H DOIS PROCESSOS PRINCIPAIS DE TRANSPORTE DIFUSO MOLECULAR E FLUXO DE MASSA: Difuso: movimento aleatrio das molculas de gua e ons em soluo. A difuso de uma substncia ocorre quando h diferena no potencial qumico em duas partes ou regies de um sistema. Portanto, o movimento das partculas da substncia efetuado em funo do gradiente de potencial qumico. Uma substncia que est mais concentrada em uma parte, com maior potencial qumico, difundir-se- na direo da regio onde a concentrao mais baixa, ou de menor potencial qumico. Causa movimento lquido de molculas de regies de alta concentrao para regies de baixa concentrao, quer dizer, ao longo de um gradiente de concentrao, at que o equilbrio seja atingido. O tempo mdio para uma partcula difundir-se por uma distncia depende da identidade da partcula e do meio onde ela se difunde. Exemplo: movimento de um soluto (sal, acar) colocado em um copo com gua. Osmose: caso particular de difuso atravs de uma membrana diferencial ou seletiva (membrana semipermevel), ou seja, atravs de uma membrana que muito mais permevel gua do que aos solutos. Ocorre comumente na clula vegetal, devido diferena na concentrao de solutos atravs da plasmalema. Tipicamente, o citoplasma de 0,5 a 1 M mais concentrado do que a regio da parede celular. Fluxo de massa: movimento em conjunto de grupos de molculas em massa, em resposta a uma gradiente de presso. o principal mecanismo responsvel pelo transporte de longa distncia da gua e solutos no xilema. Tambm explica a maior parte do fluxo de gua no solo e nas paredes celulares de tecidos vegetais. Independe do gradiente de concentrao de soluto (diferente da difuso). Ex: movimento da gua numa mangueira, fluxo de um rio, chuva caindo. 4. POTENCIAL HDRICO DA CLULA (w): O potencial hdrico uma medida do estado de energia da gua em dada situao. O potencial hdrico governa o transporte atravs das membranas celulares. Tambm serve para medir o padro hdrico de uma planta, ou seja, seu grau de hidratao. O processo mais afetado pelo dficit hdrico o</p> <p>Prof. Adriana Salamoni</p> <p>Pgina 3</p> <p>Fisiologia Vegetal</p> <p>crescimento celular. Estresse hdrico mais severo leva inibio da diviso celular, da sntese de protenas e da parede celular, ao acmulo de solutos, ao fechamento estomtico e inibio da fotossntese. Principais fatores que influenciam no potencial hdrico em plantas concentrao, presso, gravidade. w = s + p + g Expressam os efeitos de solutos, presso e gravidade sobre a energia livre da gua. Solutos (s) potencial de solutos ou osmtico uma funo da concentrao do suco celular. Indica o efeito dos solutos dissolvidos no potencial hdrico. Eles diminuem a energia livre da gua porque diluema. A mistura de solutos e gua provoca um aumento na desordem do sistema, levando diminuio da energia livre. inversamente proporcional concentrao de solutos na soluo, ou seja, quanto maior a concentrao de solutos, menor o potencial osmtico. Mesmo as membranas plasmticas no sendo rigorosamente semipermeveis para todas as substncias, as clulas vegetais maduras tm um sistema osmtico, pelo menos por perodos curtos. Transferindo-se uma clula normal para uma soluo, o movimento de entrada ou sada do vacolo, depende da diferena entre os potenciais osmticos do contedo celular e da soluo externa. Num meio hipotnico (aquoso) s menos negativo do que o contedo celular, a gua flui para o vacolo, resulta numa presso hidrosttica interna, que comprime o protoplasto contra a parede celular e ela estendida elasticamente. Potenciais osmticos medidos em clulas vegetais tm amplo espectro de variaes, diferem no s entre as clulas, mas entre os diferentes rgos e tecidos de uma planta. Presso (p) a presso hidrosttica da soluo. funo da turgescncia da clula. Presso positiva aumenta o potencial hdrico, presso negativa, diminui. Gravidade (g) faz com que a gua se mova para baixo. Depende da altura da gua, da densidade da gua e da acelerao da gravidade. Quando se trabalha com transporte de gua em nvel celular esse componente geralmente omitido, porque desprezvel comparado ao potencial osmtico e presso hidrosttica. Assim: w = s + p Potencial mtrico ou matricial (m) funo de foras de atrao e capilaridade. referido em discusses de solos secos, sementes e paredes celulares. Importante em estgios iniciais de absoro de gua pelas sementes secas (embebio) e quando se considera a gua retida no solo. Em outros, no considerado. 5. ENTRADA E SADA DE GUA DA CLULA: A gua entra na clula ao longo de um gradiente de potencial hdrico. O fluxo da gua um processo passivo! O movimento em resposta a foras fsicas, em direo a regies de baixo potencial hdrico ou de baixa energia livre. No h bombas metablicas que empurrem a gua de um lugar para outro (desde que a gua seja a nica substncia transportada). Quando solutos so transportados (para pequenas distncias nas membranas ou para grandes distncias no floema), o transporte da gua pode ser associado ao de soluto, podendo esse transporte mover a gua contra um gradiente de potencial hdrico (transporte ativo). 6. CLASSIFICAO DAS PLANTAS QUANTO SUA ADAPTAO AO REGIME HDRICO DO AMBIENTE: HIDRFITAS: crescem total ou parcialmente submersas. Incluem algumas algas (Chlamydomonas), pteridfitas (Azolla) e angiospermas (Zostera marina). Tm folhas geralmente finas, o que reduz a resistncia ao fluxo da gua. A perda de gua no normalmente um problema, portanto, no apresentam cutcula bem desenvolvida nos rgos submersos ou na superfcie inferior das folhas flutuantes. Xilema, em geral, pouco desenvolvido. Espaos intercelulares volumosos, que auxiliam na flutuao e na difuso do oxignio e do gs carbnico. Geralmente no toleram a dessecao, a menos que dormentes. HIGRFITAS: plantas terrestres de ambiente mido e sombreado, onde a umidade relativa muito alta e o solo muito mido. Incluem muitos musgos, plantas hepticas e algumas samambaias. Plantas adaptadas para fotossintetizar com eficincia em baixa luminosidade. Podem suportar dessecamento prolongado, reiniciando o crescimento aps a reidratao. MESFITAS: crescem normalmente em solos bem drenados e em locais com grandes variaes na umidade relativa do ar. So a maioria das espcies cultivadas e das plantas nativas das regies tropicais e temperadas. Tm cutcula bem desenvolvida e regulam a perda de gua atravs da abertura e fechamento dos</p> <p>Prof. Adriana Salamoni</p> <p>Pgina 4</p> <p>Fisiologia Vegetal</p> <p>estmatos. Possuem sistema radicular extenso e xilema bem desenvolvido. Muitas perenes so decduas, perdendo suas folhas como mecanismo de reduo da perda de gua, quando as condies so desfavorveis, como no inverno. XERFITAS: ocorrem principalmente nas caatingas, nas savanas e sertes. Em lugares rochosos e em outros onde a gua geralmente escassa. Sua sobrevivncia depende de vrios mecanismos de adaptao, como a fixao de carbono noite, cutcula com baixa permeabilidade ou armazenamento de gua em claddios (ramos achatados) ou xilopdios (tubrculos lenhosos).</p> <p>CAPTULO II: BALANO HDRICO DAS PLANTAS1. O SOLO: Solo Corpo natural na superfcie da crosta terrestre. Meio natural para crescimento das plantas. Reservatrio de gua. Origem Litosfera rochas (intemperismo) Hidrosfera. Atmosfera. Biosfera. Composio do solo Minerais (primrios e secundrios). Compostos orgnicos. Soluo do solo. Ar do solo. Perfil do solo Fases do solo horizonte orgnico e horizontes minerais. slida, lquida e gasosa interao armazenamento ou reteno da gua. 50% parte slida Solo ideal 50% poros 45% minerais 5% matria orgnica diferentes tipos diferentes tipos de solo.</p> <p>15% ar 35% gua 2. GUA NO SOLO:</p> <p>A ABSORO DE GUA DEPENDE: Textura do solo: tem a ver com o tamanho das partculas (menor partcula, maior capacidade de reteno). Estrutura do solo: depende do formato das partculas do solo. Solo estruturado retm bastante gua. RETENO DA GUA NO SOLO: Foras de coeso: gua - gua. Foras de adeso: gua - slido. Capilaridade: devido s foras de coeso e de adeso. CLASSIFICAO DA GUA NO SOLO: FSICA:</p> <p>Prof. Adriana Salamoni</p> <p>Pgina 5</p> <p>Fisiologia Vegetal</p> <p>Constitucional (10000 atm) solo</p> <p>higroscpica (10000 e 31 atm)</p> <p>capilar (31 e 1/3 atm)</p> <p>gravitacional (&lt; que 1/3 atm)</p> <p>BIOLGICA: Suprflua a gua gravitacional. Disponvel parte da capilar Indisponvel retida com presso maior que 15 atm. Capacidade de campo: mximo de gua que solo pode reter. Ponto de murcha: ponto em que a planta no consegue mais retirar gua do solo. A gua movimenta-se espontaneamente em busca de um estado mnimo de energia. Movimento da gua no solo depende de: fluxo de massa (gradiente de presso). difuso (gradiente de concentrao). Fluxo da gua no solo depende: gradiente de presso no solo. condutividade hidrulica do solo (capacidade de movimentao da gua). 3. ABSORO DE GUA PELAS RAZES: 98% da gua absorvida perdida na transpirao, somente 2% fica retida. Deve haver contato ntimo superfcie radicular / solo Regio de maior absoro: regio dos plos radiculares e de alongamento. Zona mais prxima do pice. Movimento da gua na raiz: Epiderme crtex endoderme xilema. Rotas de transporte da epiderme at a endoderme: Rota apoplstica parede celular (na endoderme movimento obstrudo pelas estrias de Caspary suberina); Rota simplstica plasmodesmas e membrana plasmtica. 4. TRANSPORTE DE GUA DAS RAZES PARA AS FOLHAS: Xilema clulas especializadas grande eficincia no transporte. Elementos traqueais: traquedes e elementos de vaso tubos ocos: Traquedes: com pontoaes. Elementos de vaso: com pontoaes e perfuraes nas extremidades, formando vasos. Teoria da coeso-tenso explica transporte passivo d...</p>