AULAAGUA

(1)

RELAÇÕES HÍDRICAS

(2)

ÁGUA

Propriedades físico-químicas:

-Solvente

-Térmicas

-Coesão e adesão: força de união entre as moléculas de água,

-tensão superficial,

-atração a uma

-superfície sólida:

-capilaridade.

Produtividade de varios ecossistemas em função da precipitação

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(4)

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• PROPRIEDADES FISICO-QUÍMICAS DA ÁGUA

1- A polaridade da água a torna um excelente solvente. Além disso, a água pode

interagir com macromoléculas formando as camadas de hidratação.

2- calor especifico - é a quantidade de calor necessária para alterar em 1°C , 1

grama de água. A água possui um elevado calor específico, ou seja, é

necessário fornecer ou retirar uma grande quantidade de calor para alterar a

sua temperatura (Tampão térmico)

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3- calor de vaporização

4- Tensão-Coesão

Tensão- atração entre as moléculas de água

Coesão- força que pode ser aplicada a uma coluna de água sem que haja a quebra.

Ftmax a 20

o

C= 300 bares (30 Mpa)

SOLVENTE C.V. (cal/grama) Água 539 Metanol 263 Etanol 204 n Propanol 164 Acetona 125

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Tensão x pressão

Apertando - compressão do liquido pressão positiva;

Puxando - expansão do liquido tensão (pressão negativa) ENERGIA E POTENCIAL QUIMICO DA ÁGUA

Potencial químico é uma expressão quantitativa da energia livre* associada a uma

substancia.

*energia que está disponível, livre, para realizar trabalho.

G = H - TS

G = energia livre

H = entalpia (variação de entalpia -calor trocado numa reação)

S = entropia (variação de entropia -aleatoriedade ou "desordem").

T = temperatura

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O potencial químico de qualquer substancia é o somatório de 4 fatores:

Pot. Químico de uma substancia X=

∫

concentração +

∫

gravidade +

∫

pressão +

∫

potencial elétrico

Pot. Químico da água = ∫concentração + ∫gravidade + ∫pressão +∫potencial elétrico

POTENCIAL HÍDRICO Ψ_W= Ψ_W* + ∫ c + ∫ g + ∫pressão

Onde Ψ_W*= potencia hídrico da água no estado padrão – CNTP

∫

c= concentração de água= efeito da concentração de água sobre o Ψ_W.Na prática, devido as soluções serem diluídas, e mais fácil definir o

∫

c em função da concentração de

solutos. Logo ∫ c =-RTCi =-π= Ψ π R==0,00831 kg Mpa mol-1_K-1

T= temperatura em o kelvin (273+o_C)

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POTENCIAL HÍDRICO Ψ_W= Ψ_W* + Ψπ + ∫ g + ∫pressão

Para o transporte vertical (abaixo de 10 m) e entre as celulas adjacentes, o componente gravitacional da equação é emitido, ou seja, a equação fica:

POTENCIAL HÍDRICO Ψ_W= Ψπ + ∫ g + ∫pressão

(10)

POTENCIAL HIDRICO E AS CÉLULAS VEGETAIS

A água sempre se movimenta em direção a um menor

potencial hídrico.

(11)

Ψπ= Ψp= Ψw= -0,244 MPa 0 Mpa -0,244 MPa No equilíbrio Ψπ= Ψp= Ψw=

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CONTÍNUO SOLO-PLANTA-ATMOSFERA



_w

_(caule)



_{-0.6 MPa}



_w

_(galhos)



_{-0.8 MPa}



_w

_(atmosfera)



_{-95 MPa}



_w



_{solo)  -0.1 MPa}



w

(raiz)

(14)

ÁGUA NO SOLO

Matriz do solo Part. Minerais Mat. orgânica Solução do solo

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Potencial hídrico do solo

–

Mede a energia da água no solo.

_{Mede a energia da água no solo.}

–

_{Importante devido saber como as plantas}

“trabalham” para absorver a agua do solo.

–

_{Unidades: bares, atmosfera, MPascal}

– Y

_{w solo}

= negativo (tensão ou sucção)

_{= negativo (tensão ou sucção)}

–

A água flui de valores menos negativo para valores

_{A água flui de valores menos negativo para valores}

mais negativos.

(16)

Classificação da água no solo Ψws= Ψps + Ψπs + Ψm

Ψm= potencial mátrico= potencial resultante das muitas interações interfaciais entre a água e os colóides do solo. Em geral assume valores negativos.

CAPACIDADE DE CAMPO- conteúdo de água que resta no solo após ocorrer drenagem da água gravitacional; é a quantidade máxima de água que um solo pode armazenar (-0,1 ate -1,0 Mpa)

PORCENTAGEM DE MURCHA PERMANENTE- corresponde ao conteudo de água de um solo no qual determinada espécie permanece

permanentemente murcha (-1,5 Mpa)

AGUA FACILMENTE DISPONÍVEL- corresponde a quantidade de água que um solo armazena e esta disponível para absorção das plantas. Valor entre a capacidade de campo e o ponto de murcha permanente.

(17)

f ranco-arenoso Franco-siltoso Franco argilosa leve Franco argilosa

(18)

(19)

Processo fisiológico (cresc. Fotossint. Biomassa Etc...) CC PMP A B C

(20)

(21)

Continuo

Solo-planta-atmosfera

A água forma uma rede continua desde o solo,

passando pela planta ate as regiões de transpiração da folha.

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_wsolo)  -0.1 MPa _w(raiz)  -0.5 MPa _w(tronco )  -0.6 MPa _w(galhos pequenos)  -0.8 MPa _w(atmosfera)  -95 MPa

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(24)

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(26)

ABSORÇÃO DE ÁGUA – PASSIVO

A força motora para absorção de água pelas raízes é a transpiração. FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO DE ÁGUA

Internos: Ψw , redução no desenvolvimento, condutividade da água e respiração da

raiz.

Outros fatores – ar - ↑transpiração→ ↑ absorção de água (indireto) .

Solo - diretamente influência a absorção de água pelas raízes.

disponibilidade de água no solo

-Temperatura do solo

Baixa temperatura –aumenta a viscosidade da agua e diminui a condutância. Redução da respiração (não há energia para

crescimento da raiz).

Alta temperatura – redução da condutância da água.

(27)

Sob condições de deficiência hídrica, as folhas e caules jovens perdem a turgescência e

isso é chamado de estiolamento.

O estiolamento pode ser temporário (déficit na absorção de água) ou permanente

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

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RELAÇÕES HÍDRICAS-AGUA E A PLANTA

TRANSPIRAÇÃO

(35)

Teoria dos microcapilares

As microfibrilas de celulose da parede celular cria

pequenos poros que são preenchidos com água. É essa água que muda da fase liquida para a fase de vapor para posteriormente sair da folha pelos estomatos.

(36)

A força motora da perda de água pelas folhas é a diferença na concentração

de vapor de água dentro e fora da folha.

A transpiração pode ser descrita de 2 formas:

E = g

_(folha)

* c

_wv

diferença na concentração de vapor de água entre o interior da folha e

a CAL (camada de ar limítrofe).

A concentração de vapor de água dentro da folha e quase impossível de se

medir e é assumida ser de 100% de umidade.

Por exemplo se a temperatura da folha for de 25

o

_C

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-A saturação do ar aumenta com a temperatura;

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(39)

De um modo geral a temperatura da folha = temperatura do ar.

vapor

fluxo

Fluxo líquido

O total do fluxo de agua numa arvore durante o dia é aproximadamente igual a transpiração da árvore.

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A concentração de vapor de agua dentro da folha é quase impossível

de medir e, desse modo, assume-se ser 100% de humidade. A concentração

de vapor de agua no ar é facilmente medida pela temperatura do ar.

Por exemplo: uma folha na temperatura de 25º C, a concentraçao de vapor de

agua na folha é de 1.28 mol m

-3

_{= 3.169 kPa}

(41)

(42)

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(44)

(45)

CONSIDERAÇOES FISIOLOGICAS NAS ARVORES

1- Noite- As árvores nessa condição apresentam _wigual em todas

as partes da planta. Não há transpiração.

_g aumenta 0,01 MPa m-1.

_p diminui 0,01 MPa m-1

20 m 30 m

10 m

Supor potencial hidrico

no solo é –0.1 MPa

_p = -0.2 MPa _g = _w = _p = -0.3 MPa _g = _w = _p = -0.4 MPa _g = _w =

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GUTAÇÃO

(47)

(48)

curva de vulnerabilidade de plantas de diversos

habitats…

%

lo

ss

h

yd

ra

ul

ic

c

on

du

ct

iv

it

y

Kolb and Sperry 1999

Ceanothus

Sagebrush

Cottonwood

Cottonwood– próximo de rios; Ceanothus subarbusto do chaparral californiano (um ambiente muito seco).

(49)

Pressao negativa do xilema (MPa) nas plantas de diferentes habitats:

xy

le

m

p

re

ss

ur

e

(M

P

a)

-2

-4

-6

-8

(50)

Mecanismos de cavitação

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(54)

A- Elemento de vaso obstruido pelo bolha de ar (embolismo); B- transporte de agua, por meio das aquaporinas das celulas do parenquima. C- bolha de ar fragmentada e diluida e o fluxo da seixa xilematica restabelecido. PAT pontoaçao areolada e toro. MARENCO & LOPES, 2005

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Canal de água ou aquaporinas

São proteínas localizadas na membrana plasmática ou tonoplasto e possuem importante papel no transporte de água transmembrana. Isso é devido a pouca

resistência dessa proteína a passagem da água. Aproximadamente 80% da entrada da água na célula é controlada pela aquaporinas.

Principais funções da aquaporina: crescimento reprodutivo; alongamento celular; comportamento das células guarda; turgescência e regulação no volume celular; transpiração; movimento cíclico da água entre o xilema e o floema; absorção de nutrientes e resposta ao dessecamento e estresse salino.

Aquaporinas facilitam a difusão de agua e pequenos soluos neutros atraves da membrana celular.

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(57)

especies isohídricas - O controle do estômato está sujeito

a um mínimo de potencial hídrico nas folhas, apesar das

diferenças das alterações do potencial hídrico do solo

(maioria das plantas arbóreas de regiões temperadas são

isohidricas ou proximo)

Especies anisohidricas – potencial hídrico e condutância

estomatica reduzem com o decréscimo do potencial

hídrico no solo e aumento no deficit de pressão de vapor

(exemplos- girrasol, videiras e muitas das espécies

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Processo fisiológico (cresc. Fotossint. Biomassa Etc...) CC PMP A B C anisohidricas isohídricas

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Vogt, U. K. Hydraulic vulnerability, vessel refilling, and seasonal courses of stem water potential of

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Vogt, U. K. Hydraulic vulnerability, vessel refilling, and seasonal courses of stem water potential of Sorbus aucuparia L. and Sambucus nigra L. J. Exp. Bot. 2001 52:1527-1536.

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