Fisiologia Vegetal Aula Programada Biologia Tema Fisiologia Vegetal

Fisiologia Vegetal Aula Programada Biologia Tema: Fisiologia Vegetal

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 1) Introdução A fisiologia vegetal é a parte da biologia que estuda o funcionamento do organismo das plantas, que inclui: a nutrição vegetal, o crescimento, a ação dos hormônios vegetais e a floração.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal I) Elementos químicos essenciais às plantas § § Macronutrientes: Elementos químicos necessários em quantidades relativamente grandes. Micronutrientes: Elementos químicos necessários em pequenas quantidades. Macronutrientes Micronutrientes Hidrogênio (H) Cloro (Cl) Carbono (C) Ferro (Fe) Oxigênio (O) Boro (B) Nitrogênio (N) Manganês (Mn) Fósforo (P) Sódio (Na) Cálcio (Ca) Zinco (Zn) Magnésio (Mg) Cobre (Cu) Potássio (K) Níquel (Ni)

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal I) Elementos químicos essenciais às plantas Macronutrientes § § C, H, O, N, P (são os principais constituintes das moléculas orgânicas) Ca (constituição da lamela média) K (regulador da pressão osmótica no interior da célula vegetal) Mg (componente da clorofila) Micronutrientes § Na, Cl, Cu, Zn, Fe, Bo, etc. § Atuam como co-fatores de enzimas § Necessários em quantidades pequenas

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal II) Correção de solos deficientes em nutrientes § Adição de Adubos orgânicos o Restos de alimentos o Restos vegetais o Fezes de animais ü No processo de decomposição biológica (microrganismos) ocorre a liberação de elementos essenciais ao desenvolvimento das plantas. § Adição de Adubos químicos o Contém sais minerais com os seguintes macronutrientes: N, P, K Obs. : A adubação excessiva pode causar a contaminação de lagos e rios, morte de animais, e possíveis problemas à saúde humana. Calagem: aplica-se carbonato de cálcio (Ca. CO 3) para a correção de solos ácidos (ricos em Al).

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal Simplasto III) Absorção de água e sais pelas raízes § § Local de absorção nas raízes: zona pilífera Após atravessar a epiderme: Apoplasto § A água se locomove em direção ao xilema via: a) Simplasto: passando por dentro das células via plasmodesmos. a) Apoplasto: passando entre as células § Ao chegar na endoderme: Células contém estrias de Caspary (suberina) o Ocorre a seleção dos sais minerais que entram no xilema o Regulação da quantidade de água que pode entrar para dentro do xilema.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal IV) Condução da seiva Bruta Pressão positiva da raiz Capilaridade

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal IV) Condução da seiva Bruta § § Sentido de condução da seiva bruta: raízes folhas Como a água sobe até as folhas? § Teorias existentes I. Pressão positiva da raiz (contribui, mas não explica). o Transporte ativo de sais minerais para dentro do xilema (+). o Água penetra do solo para o xilema por osmose. o Problema: nem todas as plantas possuem esta característica. II. Capilaridade (contribui, mas não explica). o As moléculas de água são capazes de subir espontaneamente em um tubo de pequeno calibre. o Ocorre adesão entre moléculas de água e o tubo e também ligações de hidrogênio entre as moléculas de água. o A água sobe até a força de adesão se igualar a força gravitacional. o Problema: o máximo que a água pode alcançar é meio metro de altura.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal IV) Condução da seiva Bruta III. Teoria da tensão-coesão (Teoria de Dixon) Teoria mais aceita atualmente I. III. IV. V. VI. Ocorre transpiração foliar A pressão dentro do xilema das folhas diminui Ocorre fluxo de água no sentido: caule folhas A pressão dentro do xilema do caule diminui Ocorre o fluxo de água no sentido: raiz caule A coesão entre as moléculas de água e a tensão existente na coluna de água no xilema permitem a subida da água desde a raiz até as folhas. Transpiração

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal V) Nutrição orgânica das plantas § § § Plantas: autotróficas Produzem sua própria matéria orgânica por meio da fotossíntese CO 2 + H 2 O + Luz C 6 H 12 O 6 + O 2 a) Trocas gasosas via estômatos Estômato o Estruturas ü Duas células guarda (fotossintetizantes) ü Células subsidiárias (ao redor das cel. guarda) ü Ostiolo (abertura) entre as cel. guarda CO 2

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal V) Nutrição orgânica das plantas Abertura Entrada de K+ Água entra nas células guarda Células guarda tornam-se túrgidas Promove a abertura do ostíolo Fechamento Saída de K+ Água sai das células guarda Células guarda tornam-se plasmolizadas Ocorre o fechamento do ostiolo

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal Fatores que determinam a abertura dos estômatos: a) Luminosidade § § § b) Concentração de gás carbônico (CO 2) § § c) Estimula a abertura dos estômatos Maioria das plantas (abrem estômatos durante o dia) e os fecham (à noite) Dia luz fotossíntese abertura dos estômatos trocas gasosas Baixas concentrações de CO 2 Estômatos abrem Altas concentrações de CO 2 Estômatos se fecham Adaptação à fotossíntese Disponibilidade de água § § Pouca água no solo estômatos se fecham Muita água no solo estômatos abrem Adaptação à economia hídrica

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal Transpiração VI) Condução de seiva elaborada Teoria mais aceita: Fluxo de massa Como a matéria orgânica se movimenta no floema? Fonte Folhas (órgãos fonte) o Floema possui maior concentração de Então, que faz com que a água matériaoorgânica. § Raízes (órgãos dreno) no interior do se movimente o Floema possui menor concentração de floema matéria orgânica é a diferença de § (folhas) pressão osmótica existente entre o órgão fonte (folhas) e o (raízes) Ao atingir o floemadreno a água empurra as moléculas A água passa do xilema para o floema, onde existe maior concentração de matéria orgânica (osmose) orgânicas para o seu destino onde serão assimiladas Xilema Floema Dreno (raízes)

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 2) Nutrição Vegetal VI) Condução de seiva elaborada Experimento do fluxo de massa

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais § § § Também chamados de fitormônios. Regulam o funcionamento fisiológico das plantas. São cinco hormônios vegetais: Auxina, Citocinina, Etileno, Giberelina e Ácido Abscísico. a) Auxina § § § Ácido Indolacético (AIA) Descoberta por Charles Darwin (1881) Local de produção: gema apical do caule Funções: I) Alongamento celular II) Tropismos (movimentos vegetais) III) Enraizamento de estacas IV) Dominância apical V) Desenvolvimento do caule e da raiz

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais a) Auxina I) Alongamento celular Auxinas estimulam Membrana plasmática Parede celular Expansão da parede celular Proteína bombeadora de H+ Molécula de celulose Expansinas Molécula de celulose sofrem alongamento Alongamento celular

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais a) Auxina II) Tropismos As auxinas controlam os tropismos: movimentos de curvatura da planta em resposta a um determinado estímulo. i. Fototropismo Tipo de tropismo em que a fonte estimuladora do movimento da planta é a luz. Quando a planta é iluminada a auxina migra para o lado oposto ao da luz

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais i. Fototropismo Caule: O excesso de auxina estimula o alongamento celular (fototropismo positivo) Raiz: O excesso de auxina inibe o alongamento celular (fototropismo negativo) luz ↑ auxina ↑ alongamento luz Caule Fototropismo (+) Raiz Auxina Raiz Fototropismo (-) ↓auxina ↑alongamento

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais ii. Gravitropismo (Geotropismo) Tipo de tropismo em que a fonte estimuladora do movimento é a força gravitacional Caule: gravitropismo negativo Raiz: gravitropismo positivo Planta em posição horizontal raiz caule Raiz ↓auxina ↑alongamento Força da gravidade faz com que a auxina se acumule na região inferior da planta. Caule ↑auxina ↑alongamento

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais Obs. : Nastismos § § Movimentos que ocorrem em resposta a um estímulo, mas que não são orientados pela fonte estimuladora. Não há participação de Auxina Ex: Plantas insetívoras (carnívoras) e sensitivas. Vídeo: planta sensitiva Planta carnívora (Dioneia) Planta sensitiva Mimosa pudica Vídeo: planta carnívora

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais Video mostrando movimentos vegetais Vídeo

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais a) Auxina III) Enraizamento de estacas Por estímulo da auxina, raízes adventícias podem surgir a partir de estacas (mudas). IV) Desenvolvimento de raiz e caule Raiz, mais sensível a auxina que o caule Uma concentração que induza o crescimento ótimo do caule, tem efeito inibidor sobre o crescimento da raiz.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais a) Auxina V) Dominância Apical A auxina produzida na gema apical do caule exerce inibição sobre as gemas laterais, mantendo-as em estado de dormência. Se a gema apical for retirada (técnica de poda) as gemas laterais passam a se desenvolver e novos ramos se desenvolvem.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais b) Citocinina Funções na planta I. III. IV. V. Estimula a divisão celular Estimula a morfogênese (diferenciação dos tecidos da planta) Estimula o alongamento caulinar Promove o retardo do envelhecimento da planta (senescência) Quebra a dominância apical e promove o desenvolvimento das gemas laterais. Auxina e citocinina podem ser utilizadas em conjunto para promoverem a diferenciação celular em vegetais e a formação de plantas inteiras a partir de um conjunto de céulas (calo) calo raízes Caules e folhas

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais c) Etileno (Gás Eteno – C 2 H 4) Funções na planta I. III. IV. V. Promove a germinação em plantas jovens. Promove o amadurecimento dos frutos Promove o envelhecimento celular (senescência) Estimula a floração Promove a abscisão foliar (queda das folhas) No cultivo de banana é comum realizar a queima da serragem, pois há liberação do gás etileno Etileno promove o amadurecimento do fruto. Etileno promove a queda das folhas (abscisão foliar)

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais d) Giberelina I. III. IV. Promove o crescimento dos frutos partenocárpicos Promove o alongamento caulinar Realiza a mobilização das reservas da semente para o embrião Quebra a dormência em sementes e gemas (primavera) Desenvolvimento de frutos partenocárpicos (sem fecundação). Germinação das sementes

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 3) Hormônios Vegetais e) Ácido abscísico (ABA) I. III. Promove a dormência em gemas e sementes (inverno) Promove o fechamento estomático (falta de água no solo) Induz o envelhecimento de folhas, frutos e flores. Sementes dormentes no período do inverno por ação do ácido abscísico

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 4) Fotoperiodismo É o mecanismo de floração que algumas plantas angiospermas possuem em resposta ao período de luminosidade diária (fotoperíodo). Fotoperíodo crítico: (FPC) § § Valor em horas de iluminação que determina a floração ou não de uma planta. O fotoperíodo crítico é específico de cada espécie. I. Plantas de dia-curto: Florescem quando a duração do período iluminado é inferior ao seu fotoperíodo crítico. II. Plantas de dia-longo: Florescem quando a duração do período iluminado é maior que o seu fotoperíodo crítico. III. Plantas indiferentes: A floração não depende do fotoperíodo.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 4) Fotoperiodismo a) Plantas de dia-curto Verão Inverno Dia Noite Dia 16 hs 8 hs Noite 16 hs Fotoperíodo crítico da espécie = 11 hs Floresce quando submetida a um período de luminosidade inferior ao seu fotoperíodo crítico. Não floresce Floresce

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 4) Fotoperiodismo a) Plantas de dia-longo Verão Dia 16 hs Inverno Noite Dia Noite 8 hs 16 hs Fotoperíodo crítico da espécie = 15 hs Floresce quando submetida a um período de luminosidade superior ao seu fotoperíodo crítico. floresce Não Floresce

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 4) Fotoperiodismo § Estudos posteriores revelaram que não é o período de luminosidade diária que efetua a floração, mas sim o período de escuro ao qual a planta é submetida. § Plantas de dia-curto: necessitam de uma “noite longa” para florescer § Plantas de dia-longo: necessitam de uma “noite curta” para florescer.

Fisiologia. Vegetal Fisiologia 4) Fotoperiodismo Interrompendo o período noturno por um breve período luminoso a planta de diacurto, não floresce, pois na verdade ela necessita é de uma “noite longa” contínua. Não Floresce Interrompendo o período noturno por um breve período luminoso a planta de dialongo floresce, pois como ela necessita de “noite curta” para florescer a interrupção da noite longa faz com que a noite se torne curta para planta e ela floresce. Floresce

Fisiologia Vegetal Exercícios

A) A que conclusões o experimento permite chegar? B) Seria o dia ou a noite que realmente interfere na floração?

Unicamp 99 Sabe-se que uma planta daninha de nome “striga”, com folhas largas e nervuras peninérveas, invasora de culturas de milho, arroz, cana e de muitas outras espécies de gramíneas na Ásia e na África, é a nova dor de cabeça dos técnicos agrícolas no Brasil. Sabe-se também que algumas auxinas sintéticas são usadas como herbicidas porque são capazes de eliminar dicotiledôneas e não agem sobre monocotiledôneas. a) Qual seria o resultado da aplicação de um desses herbicidas no combate à “striga” invasora em um canavial? E em uma plantação de tomates? Explique sua resposta. A “striga” e os tomateiros morreriam porque são dicotiledôneas. No canavial só morreria a “striga” porque a cana é monocotiledônea. b) Indique uma auxina natural e mencione uma de suas funções na planta. Ácido Indolacético (AIA) 1) Alongamento Celular 2) Tropismos 3) Enraizamento de estacas 4) Dominância Apical 5) Desenvolvimento do caule e da raiz

Unicamp 2000 A transpiração é importante para o vegetal por auxiliar no movimento de ascensão da água através do caule. A transpiração nas folhas cria uma força de sucção sobre a coluna contínua de água do xilema: à medida que esta se eleva, mais água é fornecida à planta. a) Indique a estrutura que permite a transpiração na folha e a que permite a entrada de água na raiz. Estômatos (folhas) e pêlos absorventes (raiz) b) Mencione duas maneiras pelas quais as plantas evitam a transpiração. Fechando os estômatos e produzindo camada de cutícula sobre a epiderme foliar. c) Se a transpiração é importante, por que a planta apresenta mecanismos para evitá-la? Pois pela transpiração a planta perde água que é fundamental para a ocorrência dos processos metabólicos no organismo vegetal.

Unicamp 2000 Uma alteração climática muito noticiada é o “efeito estufa”, que se atribui ao aumento da concentração de gases como o CO 2 na atmosfera. Segundo algumas previsões, esse fenômeno poderá causar um aumento de 3 °C na temperatura média do planeta nos próximos 100 anos. A figura abaixo mostra o crescimento relativo de duas espécies de plantas em função da temperatura ambiente. a) Em um local com temperatura média de 20 °C convivem as espécies A e B. Qual das duas espécies seria beneficiada pelo aumento previsto de temperatura? Explique. Espécie A, pois em 20ºC esta espécie possui o crescimento ótimo e acima dessa temperatura sua taxa de crescimento decresce, ao contrário da planta B que a partir de 20ºC passa a ter uma maior taxa de crescimento relativo.

Unicamp 2002 Uma alteração climática muito noticiada é o “efeito estufa”, que se atribui ao aumento da concentração de gases como o CO 2 na atmosfera. Segundo algumas previsões, esse fenômeno poderá causar um aumento de 3 °C na temperatura média do planeta nos próximos 100 anos. A figura abaixo mostra o crescimento relativo de duas espécies de plantas em função da temperatura ambiente. c) A escassez de água no solo afeta negativamente o crescimento da planta. Por quê? Com pouca disponibilidade de água no solo as plantas necessitam fechar estômatos para evitar a desidratação, logo o CO 2 não entra na folha e o processo fotossintético permanece interrompido.

Unicamp 2003 Um agricultor decidiu produzir flores em sua propriedade, localizada perto da cidade de Fortaleza (CE). Devido à sua proximidade com a linha do Equador, nesta cidade os dias mais longos do ano (janeiro) são de 12: 30 horas de luz, e os mais curtos (julho) são de 11: 30 horas de luz. O agricultor tem dúvida sobre qual flor deve cultivar: uma variedade de crisântemo, que é uma planta de dia curto e tem um fotoperíodo crítico de 12: 30 horas, ou uma variedade de “brinco de princesa” (Fucsia sp. ), que é planta de dia longo e tem fotoperíodo crítico de 13: 00 horas. a) Qual espécie de planta o agricultor deveria escolher? Justifique. Crisântemo, pois requer fotoperíodo diário menor que 12: 30 horas o que é vantajoso pois nos períodos de dia curto em Fortaleza esta espécie florescerá. No caso do “brinco de princesa”, não ocorrerá a floração, que neste caso depende de, no mínimo, 13 horas diárias de luz. b) Com relação á floração, o que aconteceria com a espécie de dia curto (crisântemo) se fosse dado um período de 15 minutos de luz artificial no meio da noite (“flash de luz”) ? Explique. A planta não floresceria, porque o controle da floração depende da existência de períodos contínuos de escuridão.