Água nas plantas
Em plantas herbáceas, a água constitui normalmente mais de 90% do peso fresco, embora em casos raros possa ser inferior a 70%. Nas plantas lenhosas, mais de 50% do peso fresco é constituído por água. Do teor total de água das plantas, 60-90% situa-se dentro das células, o resto (10-40% do total de água) encontra-se principalmente nas paredes das células. A água nas paredes das células forma um contínuo com células de transporte especializadas em toda a planta.
O volume total de água dentro de uma planta é muito pequeno em relação ao volume total de água transpirada durante a sua vida útil. Mesmo numa base diária, o volume de água dentro das plantas é insuficiente para tamponar as necessidades de transpiração apreciavelmente diárias num dia quente e ensolarado. As quantidades muito grandes de água transpiradas pelas plantas, em relação àquela retida no tecido vegetal, podem ser vistas como o “custo” que as plantas incorrem em consequência da abertura estomatológica para permitir a absorção de CO2 para a fotossíntese.
Uma função primária da água contida nas células é a manutenção do turgor celular e tecidular. O turgor celular é essencial para o aumento das células e, portanto, para o crescimento óptimo das plantas. Outras funções primárias são o transporte de solutos e a participação em actividades metabólicas. Devido à sua alta constante dieléctrica, a água actua como solvente para muitos solutos minerais e orgânicos, permitindo o seu transporte dentro das células e por toda a planta. Além disso, a água está directamente envolvida em reacções químicas nas células, tais como a redução de CO2 na fotossíntese. O arrefecimento é outra função primária da água nas plantas. Devido às elevadas necessidades energéticas de vaporização de água (10,5 kJ mol- 1 a 25 °C), a evaporação da água das superfícies foliares (durante a transpiração) arrefece a folha, evitando assim o aquecimento diurno excessivo da radiação solar recebida.
O estado da água das plantas é um determinante primário do crescimento e desenvolvimento das plantas, e portanto da produtividade das culturas em sistemas agrícolas, e da sobrevivência das plantas em sistemas naturais. Quase todos os processos fisiológicos das plantas são directa ou indirectamente afectados pelo conteúdo de água das plantas. Por exemplo, o aumento celular depende do nível de turgor celular, a fotossíntese é directamente inibida por água insuficiente, e o controlo estomático da transpiração e absorção de CO2 depende do estado da água das células de guarda estomatais.
O estado da água das plantas é a soma da interacção de vários factores atmosféricos, vegetais, e do solo. A disponibilidade de água do solo, a procura atmosférica (determinada pela radiação, humidade, temperatura, vento), as capacidades do sistema radicular para absorver a água e da planta para transportar a água absorvida para as folhas que transpiram, e as respostas estomatais para regular a transpiração, podem todas influenciar consideravelmente o estado da água das plantas.
O estado da água das plantas é normalmente caracterizado pelo seu potencial hídrico (Ψ). O potencial hídrico é uma medida do estado energético livre da água, que, devido à sua aplicabilidade a cada componente do sistema solo-planta-atmosfera, permite considerar o movimento da água entre estes componentes. Teoricamente representa o trabalho envolvido no movimento de uma toupeira de água de um ponto seleccionado dentro da planta (ou solo) para um ponto de referência de água pura à mesma temperatura e à pressão atmosférica. Ψ varia de zero no ponto de referência a valores negativos no interior da planta e do solo. É normalmente medida em unidades de pressão, sendo os megapascals (MPa) os mais utilizados.
Leaves são os órgãos da planta onde ocorre a maior parte da troca de CO2 e H2O entre a planta e a atmosfera. O caminho para a difusão interna de CO2 é muito idêntico ao da difusão externa de vapor de H2O. A difusão externa do vapor de H2O das superfícies saturadas dentro da planta para a atmosfera mais seca segue um gradiente da pressão parcial do vapor de H2O. Para maximizar a fixação de CO2 por fotossíntese, os estomas devem permanecer abertos durante o máximo de tempo possível durante os períodos de luz do dia. Isto também maximiza o período de perda de água por transpiração.
O estado da água das folhas (considerado como Ψ) é o equilíbrio entre a água perdida para a atmosfera por transpiração (T) e a água absorvida pela planta do solo, que é uma função do potencial de água do solo (ψsoil) e a resistência combinada ao movimento da água dentro das raízes e rebentos (r). Estas relações são descritas pela equação:
p>Even em solos saturados (onde ψsoil = 0), Ψ é negativo quando ocorre a transpiração. Durante os períodos de luz do dia, a absorção de água fica atrás da transpiração devido principalmente à alta resistência ao fluxo de água do solo para o tecido xilema radicular. À medida que a procura evaporativa atmosférica aumenta durante a manhã, a transpiração aumenta, o que diminui o potencial de água das células a partir das quais a água está a evaporar. Dentro da planta, a água passa então das células de parênquima não evaporante das folhas, que têm um Ψ mais elevado, para as células evaporantes, estabelecendo um gradiente Ψ. Este gradiente é transmitido através do sistema planta-solo, permitindo o movimento contínuo da água. Durante a tarde, a transpiração diminui devido à redução da procura evaporativa atmosférica. No entanto, a absorção de água pelas raízes continua até as células parenquimatosas reidratarem completamente, e o seu Ψ é igual ao solo Ψ, que geralmente ocorre durante a noite. Nesta fase, a água das plantas e do solo está em equilíbrio, e a absorção pelas raízes cessa. Em algumas espécies sob certas condições climáticas (elevado défice de pressão de vapor durante a noite, vento), a transpiração pode ocorrer durante a noite; quando ocorre, é geralmente relativamente pequena em comparação com a transpiração diurna. Contudo, pode ser suficiente para evitar o equilíbrio nocturno dos potenciais de água das plantas e do solo.