Relações hídricas das plantas vasculares

1ª Parte

Explique as relações hídricas das células vegetais considerando os meios hiper e hipotônicos. Quando duas soluções estão separadas por uma membrana seletivamente permeável, ocorre passagem de água da solução mais diluída para a mais concentrada, por osmose. Porém, a célula vegetal por possuir parede celular ou membrana esquelética, constituída por celulose, que reveste a membrana plasmática, apresenta um pouco mais de resistência em suas relações hídricas com um meio externo. Embora seja totalmente permeável, a parede celular é pouco distensível, impedindo que a célula arrebente, quando recebe água por osmose. Assim, a entrada de água não depende apenas da pressão osmótica entre os meios intra e extracelular, principalmente da pressão do líquido presente nos vacúolos das células vegetais (o suco vacuolar). Depende, também, da pressão contrária exercida pela parede celular. Essa pressão é conhecia como pressão de turgescência. Existem quatro situações que se pode observar das trocas hídricas das células vegetais:

1. Quando a célula está em um meio isotônico, as concentrações intra e extracelular são iguais, em relação ao seu suco vacuolar, a parede celular não oferece resistência à entrada de água, pois ela não está sendo distendida. Portanto, a pressão de turgescência e a pressão osmótica não interferirão na transferência hídrica da célula por ser igual a zero. Nessa circunstância, diz-se que a célula está flácida.

2. Quando a célula está em um meio hipotônico, existe diferença de pressão osmótica entre os meios intra e extracelular, e a pressão osmótica é maior que zero. À medida que a célula absorve água, seu volume aumenta e a membrana plasmática começa a distender a parede celular, que passa a oferecer resistência à entrada de água. Paralelamente, a entrada de água dilui o suco vacuolar, diminuindo sua pressão osmótica. A água continuará entrando na célula até que a parede celular atinja a distensão máxima impedindo que o volume aumente mais. Nessa situação, a pressão osmótica se iguala à pressão de turgescência e a célula entra em equilíbrio osmótico com o meio. Nessa circunstância, diz-se que a célula está túrgida.

 

 

 

 

3. Quando a célula é colocada em solução hipertônica em relação ao seu suco vacuolar, perde água por osmose e se retrai, deslocando a membrana plasmática da parede celular. Como não há contato da parede celular com a membrana plasmática, ela não exerce pressão de turgescência. Nessa situação, diz-se que a célula está plasmolisada. Caso ela seja colocada novamente em um meio hipotônico, absorve água e retorna à sua situação inicial. O fenômeno inverso da plasmólise se chama deplasmólise.

4. Quando a célula vegetal está exposta ao ar, perde água por evaporação e se retrai. Nesse caso, o retraimento é acompanhado pela parede celular. A célula está dessecada. Retraída, a parede celular não dificulta a entrada de água, mas a auxilia, funcionando como uma bomba de sucção.Na célula dessecada, a pressão de turgescência se dá a favor da entrada de água.

 

2ª Parte

Quais os processos envolvidos no transporte de água? Explique cada um dos processos envolvidos no transporte de água.

O movimento de uma substância de um ponto a outro é chamada de translocação cujo mecanismo pode ser ativo ou passivo dependendo se precisam ou não de energia metabólica para ocorrer. O deslocamento passivo da maior parte das substâncias pode ser por difusão, por osmose ou por fluxo em massa. No caso da água a sua translocação nas plantas é um processo passivo e pode ocorrer um tipo especial de difusão chamado de osmose. A difusão é o processo através do qual as moléculas de substâncias diferentes se misturam devido à agitação térmica. Esta agitação leva ao movimento de locais onde existem com maior energia livre para locais de menor energia livre. Desde que não existam outras forças atuando sobre as moléculas, a difusão faz com que as moléculas se desloquem de zonas de concentrações mais elevadas para zonas de concentrações mais baixa. Portanto, na água ocorre um gradiente decrescente de potencial hídrico (menos negativo para mais negativo). O segundo processo pelo qual a água se move é o fluxo em massa que consiste no movimento concertado de grupos de moléculas, em massa, em resposta à aplicação de uma força exterior tal como a gravidade ou pressão É o caso de água a movimentar-se num cano (cilindro), ou num rio.O fluxo de massa da água movido por pressão é o principal mecanismo responsável pelo transporte de longa distância da água no xilema. Ele também explica a maior parte do fluxo de água no solo e nas paredes celulares de tecidos vegetais. Em contraste com a difusão. O fluxo de massa por pressão é independente de gradientes de concentração de soluto, desde que mudanças na viscosidade sejam desprezíveis.  A osmose é o movimento de um solvente, tal como a água, através de uma membrana. Ainda que a água possa ser absorvida e perdida pelas células vegetais com relativa rapidez, estes dois processos são significativamente limitados pela membrana plasmática que funciona como uma barreira ao movimento de substâncias.

3ª Parte

Como se dá a condução da água solo planta Atmosfera?

As diversas formas de fornecimento de água para o solo e posteriormente para as plantas são derivadas principalmente da precipitação, do lençol freático ou do movimento de água para cima ou lateralmente para dentro do solo. A água suplementar para irrigação pode ser obtida de cursos d'água, lagos, poços comuns ou poços artesianos. A água ao atingir a superfície do solo nele se infiltra, podendo ocorrer escoamento de parte da água sobre a superfície do solo. Esse escoamento superficial ou “run-off” pode ser maior ou menor, dependendo da intensidade da chuva, da declividade e das características físicas do solo. A água que se infiltra no solo fica armazenada nos seus poros, ficando parte dela disponível para as plantas. Quando o volume de água ultrapassa a capacidade de armazenamento do solo, o excedente é percolado para horizontes mais profundos, contribuindo para a recarga dos aqüíferos subterrâneos.. Nos solos não saturados, uma parte dos poros fica cheia de ar, constituindo a atmosfera do solo, fundamental para a respiração dos microorganismos e das raízes de plantas. Nos tortuosos poros cheios de água pode-se observar movimento de água em todas as direções, em geral de regiões mais úmidas para regiões mais secas. No solo a água é absorvida pelas raízes das plantas e depois evapora no interior das folhas, sendo posteriormente transferidas para a atmosfera pela transpiração. O processo conjunto que envolve a evaporação direta do solo e a transpiração das plantas é denominado evapotranspiração, sendo fundamental para realimentar a atmosfera com vapor de água. A taxa da evapotranspiração depende basicamente da demanda da atmosfera, da intensidade de radiação e da disponibilidade de água no solo.

4ª Parte

No movimento da água no SPA (solo-planta-atmosfera), explique como ocorre e quais os fatores que influenciam no processo. Quais estruturas estão envolvidas e de que forma? Qual a importância da endoderme na absorção de água pelas raízes?

No movimento da água partindo do solo até a atmosfera, podemos considerar quatro etapas:

Trajeto da água no solo até à rizoderme; Trajetória radicular desde a rizoderme até o xilema; Trajetória da ascensão do xilema da raiz até às células das folhas; Trajeto do vapor de água dos estômatos até à atmosfera.

A água no solo está presente sob diferentes formas. Uma pequena parte está quimicamente ligada às partículas do solo, constituindo uma película líquida, água higroscópica, que não é utilizada pelas plantas. Quando o solo tem baixa porosidade e a água é retida entre suas partículas, esta água constitui a água capilar. Ao contrário, quando apresenta alta porosidade e a água é drenada por gravidade , após a chuva ou irrigação, tem-se a água gravitacional. Estes dois últimos tipos de água são utilizadas pelas plantas. Após a água capilar ser removida do solo pelas plantas ou por evaporação, ela é substituída pela água gravitacional. A água no solo tende a deslocar-se por diferença de potencial, tal como ocorre entre o solo que está nas proximidades de raízes de uma planta e os que estão distantes de sistemas radiculares.

O deslocamento de água no solo sofre influência de fatores característicos do próprio solo, textura, porosidade e densidade, das plantas, tamanho e distribuição do sistema radicular, e do ambiente, temperatura, umidade do ar, luz e ventos que afetam a transpiração e a absorção de água pela planta. As raízes retiram água do solo por meio dos pêlos absorventes, que aumentam a superfície de contato das raízes. A água pode entrar pelo sistema radicular da planta e chegar à endoderme por meio de três processos possíveis:

a) Via apoplástica (transporte em massa): em que a água se move exclusivamente através dos espaços entre a parede e a membrana celular e algum espaço intercelular nos tecidos vegetais que constituem todo o sistema radicular;

b)Via transmembranar (osmose): em que a água segue sequencialmente atravessando células lado a lado, sendo que a água atravesse sempre duas vezes a membrana por cada célula (durante a entrada em uma célula e a respectiva saída);

c)Via simplástica (transporte em massa): ocorre quando a água se movimento de célula em célula atravessando os plasmodesmos que são ligações entre vários citoplasmos que atravessam a parede celular.

Quando na endoderme a água é impedida de prosseguir pela banda de Caspary que impede a entrada de água via apoplasto e obriga a passagem através

da membrana celular. Isto contribuí para uma entrada seletiva na raiz. Assim a partir da endoderme a água continua o seu percurso por via simplástica ao invés da via apoplástica.

A absorção pode ser passiva por osmose, ou ativa, que resulta da pressão da raiz. A taxa de absorção está relacionada com a taxa de transpiração. O transporte da água e sais minerais (seiva bruta) são realizadas pelas células do xilema, que apresentam reforços de lignina nas suas paredes, que formam tubos cilíndricos para levar a seiva absorvida pelas raízes até as folhas.

O transporte da seiva bruta é explicada por três mecanismos: a pressão positiva da raiz, teoria da coesão-tensão e a capilaridade dos vasos. A pressão positiva da raiz é a força da água que entra neste órgão por osmose, empurrando a coluna líquida já estabelecida no xilema para cima. Porém, só é efetiva para elevar significativamente a seiva bruta em plantas herbáceas e pequenos arbustos. A capilaridade é a tendência natural da água subir em ductos finíssimos devida à adesão das moléculas de água em suas paredes. Mas, a sucção gerada nas folhas é a força realmente capaz de fazer a seiva subir pelo xilema das árvores. Segundo a teoria da coesão-tensão, a perda de água por transpiração nas folhas gera uma força de sucção sobre as moléculas de água no xilema. Como essas moléculas possuem coesão, força de atração devida à interação por pontes de hidrogênio, uma puxa a outra e a coluna de água contínua dentro de cada vaso se comporta como uma corda em estado de tensão, subindo.Dessa forma, evidencia-se que quanto maior a transpiração da planta, maior será a absorção de seiva bruta na raiz e sua velocidade de condução pelo xilema sob pressão negativa(tensão).Fica evidente a importância do reforço de lignina nas paredes dos elementos de vaso par impedir o colapso dos mesmos submetidos à força de sucção. Os fatores que influenciam na absorção da água pela raiz são: temperatura, condutibilidade da água do solo, aeração, extensão das raízes e permeabilidade da raiz.

A perda de água para a atmosfera se dá por meio da transpiração estomática que consiste na saída de vapor de água da planta, através dos estômatos,que controlam a transpiração excessiva e as trocas gasosas da respiração e fotossíntese, situados na epiderme de uma folha ou caule verde e representa um dos processos de maior importância na interação entre a planta e o ambiente. Existem três fatores que influenciam na abertura estomática: concentração de CO2, temperatura e a falta de água.

5ª Parte

Quais as características das estruturas envolvidas no SPA?

As estruturas envolvidas foram: solo, raiz, vaso condutor de seiva bruta (xilema) e folha. A estrutura do solo consiste na disposição geométrica das partículas primárias e secundárias; as primárias são isoladas e as secundárias são um conjunto de primárias dentro de um agregado mantido por agentes cimentantes. O ferro, a sílica e a matéria orgânica são os principais agentes cimentantes. A textura e a estrutura do solo influenciam na quantidade de ar e de água que as plantas em crescimento podem obter. A porosidade , profundidade, textura e densidade constituem as características do solo. A raiz é a estrutura do corpo vegetal com a função de fixação da planta no solo, absorção e condução de água e sais minerais e ,às vezes, armazena reservas nutritivas e aeração.A extremidade de uma raiz é envolta por um capuz de células denominado coifa, cuja função é proteger o meristema radicular, um tecido em que as células estão se multiplicando ativamente por mitose. É no meristema que são produzidos as novas células da raiz, o que possibilita o seu crescimento. Logo após a extremidade, localiza-se a região onde as células surgidas por mitose crescem. Nessa região denominada zona de distensão ou de alongamento celular, a raiz apresenta a maior taxa de crescimento. Após a zona de distensão situa-se a zona pilífera da raiz, que se caracteriza por apresentar células epidérmicas dotadas de projeções citoplasmáticas finas e alongadas, os pêlos absorventes. É através desses pelos que a raiz absorve a maior parte da água e dos sais minerais de que precisa.  Já a região de ramos secundários é aquela que se nota o brotamento de novas raízes que surgem de regiões internas da raiz principal. Os vasos condutores de seiva inorgânica são formados por células mortas. A morte celular é devida à impregnação da célula por lignina, um composto aromático altamente impermeabilizante. A célula deixa de receber nutrientes e morre. Desfaz-se o conteúdo interno da célula, que acaba ficando oca e com as paredes duras já que a lignina possui, também, a propriedade de endurecer a parede celular. A deposição de lignina na parede não é uniforme. A célula, então, endurecida e oca, serve como elemento condutor. Existe, ainda, um parênquima (tecido vivo) interposto que separa grupos de células condutoras. Acredita-se que essas células parenquimáticas secretem diferentes tipos de substâncias que provavelmente auxiliam a preservação dos vasos mortos do xilema. A folha é um órgão laminar, provido de clorofila e especializado na realização da fotossíntese. Nesse sentido, se torna um dos mais importantes órgãos vegetais, pois é a folha que realiza os processos vitais para as plantas, como fotossíntese, respiração, transpiração e gutação. As folhas possuem um mecanismo de parar de crescer em certo momento, pois quando atingem determinadas dimensões, seus meristemas se transformam em tecidos adultos. As únicas folhas que não possuem esse mecanismo e crescem continuadamente são as samambaias. Uma folha normalmente apresenta limbo, pecíolo e bainha. O limbo é a região laminar na qual se encontram os tecidos clorofilianos. O pecíolo é uma das partes que se prende ao caule, facilitando a movimentação

das folhas e, consequentemente, melhorando as condições de iluminação e arejamento da planta. A bainha é a porção basal do pecíolo que se prende ao caule. 

6ª Parte

Como ocorrem as perdas de água na planta e quais as estruturas envolvidas neste fenômeno?

A transpiração cuticular: Nas paredes exteriores das células da epiderme de todos os orgãos da parte aérea de plantas herbáceas, nas folhas e caules jovens das restantes plantas, existe uma estrutura chamada cutícula. A cutícula apresenta duas zonas: a mais exterior e que constitui a cutícula propriamente dita, formada essencialmente por cutina; e a camada cuticular constituída por placas de celulose e cutina. Na cutícula propriamente dita podem existir depósitos de ceras e cristais de outras substâncias lipídicas A camada cuticular pode conter quantidades variáveis de água dependendo da hidratação da cutícula. Assim, a transpiração cuticular ocorre a uma taxa que depende não só do déficit de vapor de água da atmosfera, mas também da área da superfície da água exposta ao ar. A perda de água pela cutícula é geralmente muito pequena, com exceção das plantas sem estomas funcionais, como musgos e fetos. Nas coníferas e nas árvores de folha caduca, a transpiração cuticular pode representar, respectivamente, de 1/30 a 1/40 e de 1/8 a 1/12 da transpiração estomática. Nas folhas jovens, a transpiração cuticular pode constituir 1/3 a 1/2 da transpiração total. A transpiração lenticular: Na grande maioria das plantas existem zonas da periderme, quer dos caules, quer das raízes, em que as células têm um arranjo menos estruturado, podendo ou não ter as paredes suberizadas. A estas zonas dá-se o nome de lentículas. As células, de maiores dimensões, do tecido complementar apresentam numerosos espaços intercelulares o que leva a pensar que a função das lentículas está relacionada com as trocas gasosas, embora a sua importância a nível da planta, como um todo, seja aparentemente diminuta.     A transpiração estomática que consiste na saída de vapor de água da planta, através dos estômatos que são controlados por duas células-guarda. Além da perda de água na forma de vapor que ocorre na transpiração, as plantas também perdem água na forma líquida no processo denominado gutação. Este ocorre quando o ar está saturado de vapor de água, de modo que a transpiração diminui ou pára. Esta saída de água no estado líquido ocorre através de estruturas chamadas hidátodos. Estes secretam água que é levada para a superfície da folha pelos traqueídios terminais dos feixes vasculares. Esta água passa através dos espaços intercelulares do parênquima do hidátodo que não possui cloroplastos e que é denominado epitema. Os espaços intercelulares 25 abrem para o exterior através de poros especiais que são originariamente estomas que permanecem sempre abertos.

Bibliografia

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Endereço Eletrônico

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