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Considerações Iniciais
Valores Positivos: pressão exercida sobre
uma superfície. Força x área (N, MPa, Bar, etc.)
Valor de referência. Ex.: Pressão (menor valor
atingido); Tensão (maior valor observado).
Valores Negativos. Tensão ou força de sucção
exercida sobre um líquido ou superfície MPa,Bar, etc.
Livro: Fisiologia Vegetal. Lincoln Taiz & Eduardo Zeiger (2004).
- Capítulo 3: A água e as células vegetais (p.61 – 74)
- Capítulo 4: Balanço Hídrico das plantas (p.75 – 93)
A polaridade das moléculas de água gera ligações de hidrogênio
- A polaridade da água a torna um excelente solvente
- As propriedades térmicas da água resultam das ligações (pontes) de
hidrogênio
Constante Dielétrica: expressa a resistência ao fluxo de corrente elétrica
que uma substância possui. A água possui maior constante
dielétrica que qualquer outro líquido comum.
Cavitação ou Embolia = formação de
bolhas de ar (gás) no interior dos
vasos do xilema, durante o fluxo
transpiratório. Como minimizar os
efeitos adversos?
Difusão é um movimento de moléculas por agitação térmica aleatória
Js = Densidade de fluxo (quantidade da substância “s” que atravessa uma
unidade de área por unidade de tempo: mol.m-2.s-1);
Ds = Coeficiente de difusão (constante de proporcionalidade que mede o quão
facilmente uma substância “s” move-se através de um determinado meio.
∆Cs = Gradiente de concentração da substância “s”.
∆x = Variação da distância entre os pontos avaliados.
1ª Lei de Fick
- O fluxo de massa governado por pressão determina o
transporte de água de longa distância.
r = raio do tubo em questão
ɳ = coeficiente de viscosidade
∆Ψp/∆x = gradiente de pressão do fluxo.
Equação de Poiseuille
- A osmose é governada por um gradiente de potencial
hídrico.
- A direção e a taxa de fluxo de água através de uma membrana NÃO são
determinados somente pelo gradiente de concentração da água ou pelo
gradiente de pressão, mas pela soma dessas duas forças propulsoras.
- O potencial químico da água representa o status da energia livre
da água.
- Potencial químico da água: é a expressão quantitativa da energia
livre a ela associada, ou seja, representa a capacidade de realizar
trabalho (J.mol-1).
- Potencial hídrico da água (Ψw): é o potencial químico da água
dividido pelo volume molal parcial da água (1mol = 18 x 10-6 m3.mol-1),
ou seja, é uma medida da energia livre por unidade de volume.
- Três fatores principais contribuem para o potencial hídrico
celular.
Ψw = Ψs + Ψp + Ψg
- Potencial Osmótico (Ψ) ou de Solutos (Ψs): representa os
efeitos de solutos dissolvidos no potencial hídrico (reduz a
atividade da água, aumentando a desordem no sistema
(entropia)).
Equação de Van´tHoff
Ψ = -R.T.cs
R = Constate universal dos gases (8,32 J.mol-1.K-1)
T = Temperatura em Kelvin ou K
Cs = Concentração de solutos na solução (Osmolalidade = mol.L-1)
Obs.: O sinal negativo indica que os solutos dissolvidos reduzem o potencial
hídrico da solução em relação ao estado de referência da água pura.
- Potencial Pressão (Ψp) ou Pressão Hidrostática da solução:
positiva (Ψw – turgescência ou turgor: células vivas) e negativa
(Ψw – tensão, sucção: xilema).
- A água no estado padrão tem Ψw e Ψp igual a ZERO (plasmólise
incipiente).
- Potencial gravitacional (Ψg): depende da altura da coluna de água
ou da planta, da densidade da água e da aceleração da gravidade.
Ψg = w.g.h
w = densidade da água
g = aceleração da gravidade (9,81 m.s-1)
h = altura da coluna de água ou da planta (m)
Observação
- A nível MICRO (celular), o componente gravitacional (Ψg) é
geralmente omitido ou desprezível.
- A nível MACRO (solos secos, sementes e paredes
celulares), há que se levar em consideração o componente
MATRICIAL (Potencial Mátrico*) (Ψm): ocorre devido as
forças de interações dos colóides com a água.
O Potencial Hídrico (Ψw), assim como seus componentes, é
um bom indicador geral da saúde da planta.
- Crescimento celular, fotossíntese e produtividade das culturas.
- A água também pode sair da célula em resposta a um
gradiente de potencial hídrico
Obs.: O fluxo de água é um processo passivo, ou seja, a água
move-se em resposta a forças físicas, em direção a regiões
de baixo potencial hídrico ou de baixa energia livre.
Uma pressão hidrostática
negativa na água do solo
diminui o potencial hídrico
do solo
Potencial Osmótico do solo
(Ψ)
Ψ = -2T/r
T = tensão superficial da água. (7,28 x 10-8
MPa.m)
r = raio de curvatura da interface ar-água
Esquema de um corte transversal de uma raiz primária, na zona pilosa, mostrando as três vias para o movimento radial da água. (A) Via apoplástica nas paredes das
células, traço azul; (B) Via simplástica mediada pelos plasmodesmatas, traço vermelho; (C) Via transcelular, traço amarelo.
Absorção de água pelas plantas
Os pêlos radiculares e a absorção da água. (A) Pêlos radiculares do rabanete; (B) Os pêlos radiculares aumentam a absorção da água pela capacidade de penetrar nos espaços capilares cheios de água entre as partículas de solo; (C) Os pêlos radiculares aumentam várias vezes o volume do solo a partir do qual uma raiz pode extrair água.
Exemplos de exsudação da solução xilemática devida à pressão radicular, em feijoeiro (A) e
tomateiro (B). As fotografias foram retiradas 5 minutos após a excisão do caule de plantas
bem regadas.
O acúmulo de solutos no xilema pode gerar “Pressão
Radicular”
O movimento de água através do xilema requer menos
pressão do que o movimento através de células vivas.
Estrutura dos plasmodesmatas. (A) Vista longitudinal de plasmodesmatas atravessando as paredes de duas células jovens da endoderme; (B) Corte transversal de um plasmodesmata mostrando a sua natureza tubular. PM – Membrana plasmática; DT – Desmotúbulo
A perda de água também é
regulada por resistências do
trajeto.
O Controle estomático
acopla a transpiração foliar à
fotossíntese foliar.
Exemplo da variação do potencial hídrico (Ψw) e dos seus componentes [osmótico (Ψπ) e de pressão (Ψp)] ao longo dos vários segmentos do CSPA (Continum solo-planta-atmosfera).
Tipos de transpiração: Tipo 1 corresponde a espécies parasitas. Tipo 2 seria as gramíneas, plantas do tipo 3 seriam aquelas em que os estômatos se fecham completamente próximo ao meio dia e há apenas a transpiração cuticular, como o feijoeiro. Plantas dos tipos 4 a 7 são de fotossíntese CAM as quais só abrem os estômatos à noite para fixar carbono via PEPCase. As variações entre os tipos de 4 a 7 são devidas à espessura das cutículas (mais espessa, menor transpiração).