Fisiologia Vegetal: Água nas Plantas, Absorção, Transpiração e Déficit Hídrico

Importância da Água para as Plantas

O desenvolvimento de uma planta só inicia a partir da germinação da semente, se houver um nível adequado de água, que permite o intumescimento da semente e o desenvolvimento do embrião. A plântula formada é uma estrutura muito frágil, que necessita de uma alta disponibilidade de água para sobreviver.

Movimento da Água: Difusão e Osmose

O que é Difusão?

A difusão é o movimento de soluto e solvente devido a uma diferença no conteúdo energético.

O que é Osmose e Onde Ocorre nas Células Vegetais?

É um caso particular de difusão que ocorre através de uma membrana semipermeável, isto é, permite apenas a passagem do solvente (água) devido a um gradiente de potencial da água. Nas células vegetais, a membrana semipermeável é representada pela plasmalema, tonoplasto e membranas do cloroplasto, da mitocôndria e do núcleo.

Relações Hídricas no Solo

Relação entre Tamanho da Partícula e Absorção de Água no Solo

Como na capilaridade, os solos argilosos apresentam capacidade de absorção maior do que os arenosos. Quanto menor for o tamanho da partícula, maior será a superfície e, consequentemente, a retenção de água na superfície.

O que é Porosidade Livre de Água?

É um parâmetro que expressa o volume total do solo ocupado pelo ar.

Retenção de Água por Capilaridade e Absorção

É a água contida nos capilares ou microporos do solo, após a drenagem da água gravitacional, considerada como água disponível para as plantas. É a água perdida por um solo seco ao ar.

O Conceito de Potencial de Água (Ψ)

Expressão quantitativa da energia livre a ela associada (potencial para realizar trabalho).

Determinação da Capacidade de Campo (CC)

A Capacidade de Campo (CC) representa a máxima disponibilidade de água no solo, pois nesta situação 100% dos macroporos estão saturados de ar e 100% dos microporos saturados de água.

Determinação da Água Disponível no Solo

A água disponível representa a quantidade de água contida num solo entre a CC e o PMP (Ponto de Murcha Permanente). Ela não é totalmente disponível, pois à medida que diminui o teor de água no solo, o potencial torna-se muito negativo, ou seja, a força de retenção é superior à capacidade de absorção das raízes das plantas.

Potencial Osmótico (Ψos)

O potencial osmótico está relacionado com os solutos (sais e íons) presentes na solução do solo. Quanto mais concentrada uma solução, menor será o estado de energia da água.

Mecanismos de Absorção de Água

Absorção Ativa de Água

É a absorção de água sob condições de baixa atividade transpiratória. O acúmulo de solutos de origem metabólica (respiração) no sistema radicular cria uma pressão radicular (quando os potenciais hídricos do solo são altos e a transpiração é baixa).

Absorção Passiva de Água

Em baixas taxas transpiratórias, sem gradiente de pressão, não ocorre fluxo de massa. A água se move por difusão através das células das folhas e raízes. Este mecanismo explica o transporte de água em plantas com até 130 m de altura.

Relação entre Absorção Ativa e Passiva e Perda de Água

A absorção ativa é a responsável pelo fenômeno da gutação. A água é forçada para fora das folhas (através dos hidatódios, que são poros associados às terminações das nervuras nas margens das folhas). A evaporação da água nas folhas (transpiração) produz decréscimos nos potenciais de água destas células e dos espaços vazios do mesófilo; esse déficit de água se transmite de célula a célula até os vasos do xilema.

Perda de Água pelas Plantas

Tipos de Perdas de Água

Esta perda de água pode ser dada por:

• Transpiração (mais importante)
• Gutação
• Exsudação

Formas de Transpiração

A transpiração é:

• Estomática
• Cuticular
• Lenticular
• Peridérmica

Influência dos Fatores Ambientais na Transpiração

• Luz: Abertura estomática (influência direta) = difusão do vapor de água da câmara subestomática para a atmosfera; aumento da radiação = aumento da temperatura (influência indireta).
• Temperatura: Aumento da taxa transpiratória em função do aumento da evaporação interna e do gradiente de potencial entre folha e ar.
• Outros Fatores: Gás carbônico, Umidade do ar, Vento.

Diferença entre Gutação e Exsudação

• Gutação: Perda de água ou líquido de composição variável (solutos orgânicos e inorgânicos na forma de íons) que ocorre na folha das plantas através dos hidatódios. Ocorre quando a capacidade de campo é máxima e a umidade relativa é alta.
• Exsudação: Perda da seiva provocada por podas, incisões ou ferimentos. A seiva perdida nas exsudações apresenta água, sais e íons absorvidos e transportados para a parte aérea. Por isso, as podas devem ser realizadas nos períodos de dormência das plantas, onde o movimento da seiva é mínimo.

Condições que Influenciam a Gutação

As condições favoráveis para a gutação são: alta disponibilidade de água no solo, alta temperatura, aeração e a ausência de inibidores da respiração.

Déficit Hídrico em Plantas

Causas do Déficit Hídrico

É causado pela disponibilidade de água no solo e pela diferença entre a taxa transpiratória em relação à absorção. Além de fatores ambientais, o déficit hídrico pode ser influenciado por fatores fisiológicos.

Efeitos do Déficit Hídrico

• Germinação: Depende muito do suprimento adequado de água, variando de espécie para espécie.
• Crescimento: É afetado pela menor divisão celular, menor síntese proteica, bem como menor taxa de elongação, mas o principal é a elongação das células.
• Floração: Afeta desde a abertura do receptáculo floral até a macro e microsporogênese e o abortamento das flores.
• Frutificação: O aumento de volume dos frutos depende do acúmulo de fotossintatos e da absorção de água. Com o déficit hídrico, isso não acontecerá.
• Nutrição: Com o déficit hídrico, ocorre o aparecimento de deficiências nutricionais, seja pela não absorção, pelo não transporte da raiz para a parte aérea através do fluxo xilemático e/ou pela menor taxa de assimilação.

Redução da Produtividade com o Déficit Hídrico

Períodos longos de chuvas caracterizam-se por baixa insolação, que determina uma redução drástica na taxa fotossintética. Quando isso ocorre na fase de enchimento de grãos, o prejuízo é significativo no rendimento de grãos, frutas, tubérculos e raízes.

Sintomas do Déficit Hídrico (Murcha)

• Murcha Incipiente: Não visível; fechamento dos estômatos sob condições ótimas de luz, temperatura e CO₂.
• Murcha Transitória: Visível e aparece nas horas mais quentes do dia (transpiração maior que absorção).
• Murcha Permanente: Deficiência hídrica acentuada, e a planta não é mais capaz de recuperar a turgidez (Ponto de Murcha Permanente).
• Murcha Fisiológica: Decorrente da incapacidade da planta de absorver água (solos compactados ou inundados com baixo O₂ e em temperaturas baixas).

O que é Murcha Fisiológica?

Murcha fisiológica: decorrente da incapacidade da planta de absorver água (solos compactados ou inundados com baixo O₂ e em temperaturas baixas).

Solutos e Estruturas Celulares

Solutos nos Tecidos da Planta

Os solutos são os sais ou íons absorvidos e não assimilados, e compostos orgânicos sintetizados pelas plantas (glicose, frutose, sacarose, aminoácidos, amidas).

Fontes de Solutos para as Plantas

Os solutos mais importantes no solo são os sais e os íons derivados da intemperização das rochas matrizes, da decomposição da matéria orgânica e dos fertilizantes aplicados.

Importância dos Vacúolos para as Células Vegetais

Os vacúolos são cheios de uma solução aquosa de substâncias orgânicas e inorgânicas. Eles atuam como um depósito de substâncias não requeridas imediatamente pela planta e de produtos do metabolismo não utilizados, além de exercerem importante papel na manutenção da turgidez da célula.

Propriedades e Transporte da Água

Propriedades da Água Indispensáveis para os Vegetais

A água é um solvente universal, com formação de dois polos na molécula de água, sendo um negativo (formado pelas cargas residuais do oxigênio) e outro positivo (formado pelos dois hidrogênios). Esse dipolo gera pontes de hidrogênio entre o O₂ de uma molécula de água e o hidrogênio de outra molécula.

Processo de Absorção de Água pela Planta

A água entra nas raízes através das paredes celulares dos pelos absorventes e das células epidérmicas. A partir das células epidérmicas, passa primeiro através de camadas do córtex e depois pela endoderme, onde são encontradas as Estrias de Caspary, que dificultam o movimento da água. Depois de passar pela endoderme, a água move-se através do cilindro central até os vasos do xilema. O movimento da água desde a célula epidérmica até o xilema ocorre através do simplasto. Quando a endoderme estiver suberizada, a água passa obrigatoriamente a penetrar no cilindro central, através de células de passagem. Para que a planta absorva água, há a necessidade de que o potencial total da água na raiz seja menor que o potencial total da água no solo.

Disponibilidade de Água no Solo

A água disponível representa a quantidade de água contida num solo entre a CC (Capacidade de Campo) e o PMP (Ponto de Murcha Permanente). Esta não é totalmente disponível, pois à medida que diminui o teor de água no solo, o potencial torna-se muito negativo, e a força de retenção é superior à capacidade de absorção das raízes.

Componentes do Potencial Total da Água (Ψ)

O movimento da água em qualquer sistema (solo, planta ou atmosfera) se dá pela diferença de potencial total (Ψ), determinado pelo gradiente de potencial.

• Potencial de Pressão (Ψp): Só existe em situações em que o solo está saturado de água, estando a água livre (inundação), exercendo uma carga hidráulica sobre o solo saturado. Quanto maior for esta pressão, maior será o estado de energia da água. São consideradas somente as pressões positivas (acima da pressão atmosférica).
• Potencial Gravitacional (Ψg): Força gravitacional constante que atua na unidade de volume de água, sendo a força responsável pela drenagem da água nos solos.
• Potencial Osmótico (Ψos): O potencial osmótico está relacionado com os solutos (sais e íons) presentes na solução do solo. Quanto mais concentrada uma solução, menor será o estado de energia da água e, portanto, mais negativo será o valor de Ψos.

Diferença entre Absorção Ativa e Passiva

• Mecanismo Ativo: Absorção de água sob condições de baixa atividade transpiratória. O acúmulo de solutos de origem metabólica (respiração) no sistema radicular cria uma pressão radicular (quando os potenciais hídricos do solo são altos e a transpiração é baixa). A absorção ativa é a responsável pelo fenômeno da gutação, onde a água é forçada para fora das folhas (através dos hidatódios, que são poros associados às terminações das nervuras nas margens das folhas).
• Mecanismo Passivo: Explicado pelo abaixamento de potencial de água na raiz, causado pelo processo transpiratório (as forças da demanda evaporativa da atmosfera promovem um movimento por fluxo de massa). A evaporação da água nas folhas (transpiração) produz decréscimos nos potenciais de água destas células e dos espaços vazios do mesófilo; esse déficit de água se transmite de célula a célula até os vasos do xilema.