Nos seres vivos pluricelulares, como a maioria das plantas e dos animais, as células encontram se bastante afastadas das superfícies através das

Transcrição

1 O transporte nas plantas

2 Nos seres vivos pluricelulares, como a maioria das plantas e dos animais, as células encontram se bastante afastadas das superfícies através das quais se estabelecem as trocas com o meio exterior. Como é que a matéria chega às células? l

3 No sistema de transporte das plantas, os materiais circulam da raiz até às folhas, garantindo a elaboração de compostos orgânicos que posteriormente são distribuídos por todas as células da planta.

4 Evolução das plantas O sucesso evolutivo das plantas deve se à sua adaptação ao meio terrestre, através de mudanças estruturais, verificando se, ao longo do tempo, um aumento de complexidade e, consequentemente, de diversidade. Efectivamente, enquanto num meio aquático os organismos fotossintéticos encontram, dissolvidos na água, todos os materiais de que necessitam para a fotossíntese, no meio terrestre, a acessibilidade à água torna se crítica, sendo necessário criar sistemas de transporte específicos.

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6 As plantas evoluíram a partir de ancestrais aquáticos, provavelmente algas verdes multicelulares. Destes ancestraisemergiram i dois grupos distintosi de plantas: Um grupo ancestral de plantas não vasculares constituído por organismos pouco diferenciadosi d que não apresentam, em regra, tecidos condutores; Um grupo de plantas vasculares sem semente que apresentam tecidos condutores. Numa segunda fase da evolução surgiram as plantas vasculares com sementes e ainda mais tarde apareceram as plantas vasculares com flor.

7 As plantas vasculares desenvolveram não só um sistema radicular que lhes permite absorver do exterior água e sais minerais, mas também um sistema condutor formado por dois tipos de vasos o xilema, que transporta essencialmente águaesaismineraisda raizparatodaaplantaeofloema, quetransporta água, compostos orgânicos e sais minerais da folha para todaaplanta. O movimento de água e solutos no interior da planta através destes tecidos condutores denomina se translocação.

8 Onde se localizam os sistemas de transporte das plantas? Resolva o Doc. 1 das páginas 90 e 91 do manual Sugestão de resposta ao Doc. 1

9 Tecidos condutores: xilema e floema Os elementos que constituem os tecidos condutores (xilema e floema) agrupam se em conjuntos designados por feixes condutores, os quais ocupam posições relativas diferentes nos vários órgãos.

10 Raiz Simples os feixes condutores são constituídos apenas por um dos tecidos condutores (xilema ou floema). Alternos osfeixes fi condutores estão dispostos alternadamente. t

11 Caule Duplos cada feixe condutor é constituído pelos dois tecidos condutores (xilema e floema). Colaterais os tecidos condutores estão colocados lado a lado (floema na parte externa do feixe e xilema na parte interna).

12 Folha

13 Lacunas

14 Câmara estomática Estomas

15 Célula da epiderme Câmara estomática

16 Absorção de água e de solutos pelas plantas A maior parte da água e dos solutos necessários para as actividades da planta são absorvidos pelo sistema radicular.

17 A água representa cerca de 85 95% do peso das plantas pelo que as suas necessidades diárias em água são imensas, mais de 10 vezes a quantidade d que um animal do mesmo peso necessitaria. Este facto resulta de 90% da água captada apenas transitar pelo corpo da planta, sendo libertada para a atmosfera sob a forma de vapor. A eficiência na captação de água deve se à presença de pêlos radiculares, que aumentam grandemente a área das células da raiz em contacto com o solo.

18 Nas células da raiz a solução citoplasmática é hipertónica devido a todos os conteúdos celulares habituais. Este facto leva a que hajaumadeslocação passiva: por osmose: a água passa do solo para as células da raiz; por difusão simples: alguns solutos (os mais concentrados no solo) são arrastados pela água, para as células da raiz e daí até ao xilema.

19 Sabe se, no entanto, que as raízes podem acumular iões minerais em concentrações que são centenas de vezes maiores do que as concentrações no solo. Nestas condições, o movimento dos iões contra o gradiente de concentração requer disponibilidade de energia, entrando nas células da raiz por transporte activo. O transporte activo de iões faz também com que a água tenda a passar por osmose até ao xilema.

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21 A água e os solutos, constituídos principalmente por iões minerais, uma vez chegados ao xilema, podem ascender, constituindo a seiva bruta (ou seiva xilémica). Esta seiva, ligeiramente ácida, contém cerca de 99% de água e numerosos iões dissolvidos (nitratos, fosfatos, sulfatos, potássio, sódio e cloro).

22 Transporte no xilema Várias teorias têm sido sugeridas para explicar o movimento de ascensão da água e dos solutos, principalmente iões minerais, uma vez chegados ao xilema. As teorias desenvolvidas recorrem à acção de forças físicas para explicar esse movimento.

23 Hipótese da pressão radicular Por pressão radicular entende se a pressão que permite que a água absorvida pela raiz se desloque até à extremidade superior da planta. Admite se que esta pressão tanto é devida à osmose, desde o solo até ao interior da raiz, como a um transporte activo em consequência dos sais do xilema que possibilita um gradiente de concentração que permite o movimento da água.

24 A ã id l í ã d i A pressão exercida pelas raízes provoca a ascensão da seiva, evidenciada pela subida do nível de mercúrio.

25 A teoria de pressão radicular também se torna evidente quando observamos certos fenómenos como a exsudação e a gutação. Exsudação Gutação

26 Na realidade, a pressão de raiz, ou pressão radicular, é um fenómeno causado pela contínua e activa acumulação de iões nas células da raiz, que aumenta a concentração de soluto, o que tem como consequência o movimento da água por osmose do solo para o interior da planta. A acumulação de água nos tecidos provoca uma pressão radicular que força a água a subir no xilema.

27 Esta teoria apresenta, no entanto, alguns aspectos que não consegue explicar: A pressão radicular medida em várias plantas não é suficientemente grande para elevar a água até ao ponto mais alto de uma árvore grande. A maioria das plantas não apresenta gutação nem exsudação. As plantas das zonas temperadas não apresentam exsudação nos planos de corte, efectuando até, por vezes, absorçãode água. Existem determinadas coníferas que possuem uma pressão radicular nula.

28 Hipótese da tensão-adesão-coesão Esta hipótese explica a ascensão da seiva bruta desde a raiz até às folhas com base na existência de uma relação entre a absorção radicular e a transpiração estomática ao nível das folhas.

29 Como são transportados a água e os solutos minerais até às células ll fotossintéticas? Resolva o Doc. 2 da página 97 do manual Sugestão de resposta ao Doc. 2

30 A energia solar é, de uma forma geral, a principal responsável pela ocorrência de transpiração foliar. De facto, o aumento da temperatura devido à incidência de radiação leva à evaporação de água das folhas através dos estomas.

31 A transpiração cria um défice de água originando uma pressão negativa nas folhas a que se dá o nome de tensão.

32 O défice de água provoca um aumento da concentração de soluto aumentando a pressão osmótica. Assim, as células do mesófilo ficam hipertónicas em relação ao xilema e por isso, novas moléculas de água passam do tecido vascular para essas células.

33 Devido à polaridade d que apresentam, as moléculas l de água tendem a ligar se umas às outras por ligações de hidrogénio. Estas forças de coesão permitem que as moléculas de água se mantenham unidas umas às outras, formando uma coluna contínua.

34 As moléculas de água têm também grande capacidade de adesão a outras substâncias e provavelmente aderem às paredes celulares do xilema.

35 Assim, o movimento de moléculas de água no mesófilo faz mover toda a coluna hídrica e quanto mais rápida for a transpiração ao nível das folhas mais rápida se torna a ascensão da água. Há assim um fluxo passivo da água das áreas de potencial de água mais elevado para áreas de potencial de água mais baixo.

36 Esta ascensão cria um défice de água no xilema da raiz fazendo com que a água passe do parênquima cortical para o xilema o que determina a absorção.

37 É devido a forças de tensão coesão adesão que se estabelece e chamada corrente de transpiração. Neste sistema a coluna de água tem de se manter contínua. O movimento brusco das plantas em dias de ventania pode levar à interrupção dessa coluna, ficando interpostas bolhas de ar. Quando tal acontece, ou se estabelece novamente a continuidade ou o vaso xilémico deixa de ser funcional.

38 Controlo da transpiração A difusão de CO 2 para dentro das folhas (para que possa ocorrer fotossíntese) e a difusão de vapor de água para fora das folhas (processo da transpiração) é controlada através de estruturas que se localizam na epiderme da folha e que se denominam estomas. Estoma fechado Estoma aberto

39 O funcionamento dos estomas ainda não é bem conhecido mas pensa se que o seu fecho e abertura estão relacionados com o estado de plasmólise ou de turgescência das células guarda, respectivamente. As células guarda dos estomas são estruturalmente diferentes das restantes células epidérmicas: possuem cloroplastos e as suas paredes celulares não apresentam sempre a mesma espessura: são mais espessas junto do ostíolo e menos espessas junto das células de companhia.

40 As zonas mais finas das paredes celulares das células guarda possuem maior elasticidade o que lhes permite reagir de forma diferente à pressão de turgescência e, assim, abrir ou fechar o estoma.

41 Quando entra água nas células guarda, l verifica se um aumento do seu volume; a sua pressão de turgescência aumenta e as células ficam túrgidas. A sua parede celular junto às células de companhia onde é menos espessa e por isso mais elástica distende se mais do que a parede junto ao ostíolo, pelo que o estoma abre.

42 Quando as células guarda perdem água, verificase uma diminuição do seu volume, a sua pressão de turgescência diminui e as células ficam plasmolisadas. As células guarda regressam à sua forma original aproximando se, e o estoma fecha.

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44 Transporte no floema Como vimos, o movimento xilémico garante o transporte de água e sais minerais até às folhas, para aí se produzirem substâncias orgânicas, pelo processo fotossintético. No entanto, como a fotossíntese não ocorre em todas as células, as substâncias produzidas nas folhas têm que ser transportadas para as restantes células l da planta. Através de experiências, concluiu se que este transporte é efectuado pelo floema.

45 Como é transportada a seiva floémica? Qual a sua constituição? Resolva o Doc. 3 das páginas 100 e 101 do manual Sugestão de resposta ao Doc. 3

46 Experiência de Marcello Malpighi Malpighi retirou um anel à volta de uma árvore e reparou que com o passar do tempo ela continuava viva, mas pareceu uma tumescência imediatamente t acima do corte. Passadas algumas semanas a árvore morreu.

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48 A planta continuou a absorver águaeatransportá la para as folhas onde foi utilizada na fotossíntese. Os compostos orgânicos produzidos, seriam transportados para a raiz mas a falta do floema impediu essa deslocação, levando à sua acumulação no bordo superior da zona de corte. Conclusão: A ausência de floema impediu que os compostos orgânicos fossem conduzidos até à raiz, tendo ficado acumulados na zona do corte.

49 Experiências com afídios Os estudos iniciais sobre a constituição da seiva floémica foram realizados com a ajuda de pequenos afídios (pulgões), já que as células vivas do floema são extremamente frágeis, podendo ser afectadas pela introdução de instrumentos exteriores.

50 Quando um afídio está a absorver o conteúdo do floema, é possível cortar lhe o estilete, de modo a observar se a seiva floémica que este exsudou, durante vários dias, através desse estilete. Esta experiência possibilitou o conhecimento directo seiva floémica.

51 A análise desta seiva revelou que é uma solução de concentração relativamente elevada. Cerca de 10% a 30% do seu conteúdo é constituído por açúcar, sendo na maior parte a sacarose o único açúcar presente. Possui ainda outras substâncias, como nucleótidos, aminoácidos, id iões orgânicos e hormonas.

52 Quando um afídio atinge o floema a pressão da seiva floémica força o fluido a sair da planta, entrando no tubo digestivo do animal. Por vezes, a pressão é tão elevada que o fluido sai pela extremidade do tubo digestivo, o que evidencia a existência de uma pressão de turgescência no interior do floema.

53 Hipótese do fluxo de massa Esta hipótese, também conhecida por fluxo de pressão ou teoria de Münch, é uma das mais aceites relativamente ao transporte floémico. Esta hipótese admite que o movimento da seiva elaborada ocorre graças a um gradiente nas concentrações de sacarose. Este gradiente é estabelecido entre uma fonte (região da planta onde a sacarose entra no floema) e o local de consumo (região da planta onde a sacarose sai do floema).

54 Que mecanismos estão envolvidos no transporte da seiva floémica? Resolva o Doc. 4 da página 102 do manual Sugestão de resposta ao Doc. 4

55 A glicose elaborada nos órgãos fotossintéticos é convertida em sacarose.

56 A sacarose passa por transporte activo para o floema.

57 O aumento da concentração da sacarose no floema faz com que a pressão osmótica aumente relativamente às células envolventes.

58 O aumento da pressão osmótica no floema faz com que a água se movimente das células envolventes para o floema, aumentando a sua pressão de turgescência.

59 O aumento da turgescência faz com que o conteúdo dos tubos crivosos atravesse as placas crivosas e passe para os elementos seguintes dos tubos crivosos.

60 Há assim um movimento das regiões de alta pressão osmótica para as regiões de baixa pressão osmótica.

61 Chegando ao local onde o alimento é utilizado ou armazenado, a sacarose sai do floema por transporte activo.

62 Nos órgãos de consumo ou de reserva, a sacarose é convertida em glicose.

63 À À medida que a sacarose sai dos tubos crivosos, a pressão osmótica diminui e a água sai por osmose para as células que os rodeiam.