2.6. Circulação da seiva bruta

Após a realização da absorção radicular, a solução mineral é transportada até ao xilema no cilindro central.

Até que atinja a endoderme, a solução com iões minerais pode seguir dois caminhos diferentes: a via extracelular ou apoplasto e a via intracelular ou simplasto.

• Via extracelular ou apoplasto: ocorre através dos espaços intercelulares (meatos). É um trajecto muito rápido.
• Via intracelular ou simplasto: neste trajecto, ocorre a passagem da solução de célula a célula.

A solução deve atravessar as membranas celulares e o citoplasma das células até atingir o xilema. A via intracelular é a mais demorada, pois depende de osmose e de transporte activo.

A via extracelular é interrompida ao nível da endoderme, devido presença das estrias de Caspary. Estas, devido sua impermeabilidade, impedem a passagem da solução pelos espaços intercelulares, obrigando-a a passar pelas células da endoderme. Assim, a endoderme funciona como uma barreira selectiva das substâncias que devem prosseguir até ao xilema.

Observa a figura seguinte em que se representa a via apoplasto e simplasto, na passagem da água e dos solutos até ao xilema.

Figura 18: Trajecto da água e dos solutos até ao xilema.

2.6.1. Causas do movimento da seiva

Apos atingir o xilema, a solução constituída por água e iões minerais constitui a seiva bruta que inicia a sua ascensão, ou seja, é transportada em sentido vertical, em direcção ascendente.

A circulação da seiva bruta foi interpretada pelos cientistas de várias formas, surgindo assim diversas hipóteses. Todas as hipóteses que procuram explicar o mecanismo para a subida da seiva bruta da raiz até às folhas admitem que a ascensão da seiva bruta se deve à acção de forças físicas tais como a coesão, a adesão, a pressão radicular, a capilaridade dos vasos e a transpiração.

Coesão

A coesão é a força que mantém unidas as moléculas de água no xilema, fazendo com que ela forme uma coluna ininterrupta.

Adesão

É a força que atrai as moléculas de água às paredes do xilema.

Pressão radicular

Experiências e observações permitiram concluir que a raiz exerce uma forca que empurra a seiva bruta para cima. Essa força designa-se por pressão da raiz ou pressão radicular. A pressão radicular é causada pela acumulação de iões minerais pelas raízes da planta. O transporte activo desses iões para as células da raiz aumenta o potencial do soluto, causando movimento da água.

A pressão radicular pode elevar a água contida no xilema apenas até alguns metros de altura.

Isso sugere que outros mecanismos existem para que a água suba, uma vez que existem árvores com dezenas de metros de altura; além disso, há raízes em que não existe pressão radicular ou a que desenvolvem não é suficiente para elevar a água até ao topo das grandes árvores.

Quando a pressão radicular é muito elevada, a água que sobe em excesso até às folhas é libertada em forma líquida por estruturas chamadas hidatódios. A este fenómeno dá-se o nome de gutação. Observa a figura seguinte que ilustra o fenómeno da pressão radicular.

Capilaridade dos vasos

A capilaridade é um fenómeno físico resultante das forcas de adesão e coesão. As forças de capilaridade consistem na subida espontânea de água no xilema das plantas. O xilema é constituído por tubos muito finos. A subida de água através deles deve-se à adesão das moléculas de água às suas paredes (dos tubos do xilema). As moléculas de água mantêm-se coesas por pontos de hidrogénio; as que aderem as paredes do capilar arrastam consigo as outras moléculas.

A água sobe. O diâmetro do tubo determina a altura atingida pela coluna líquida.

Quanto maior for o diâmetro do tubo, menor é a quantidade de moléculas de água que aderem ä parede em relação ao número de moléculas que são arrastadas para cima. Quanto menor for o diâmetro do tubo, mais alto será o nível atingido pela coluna líquida no tubo.

Transpiração

Grande parte da água absorvida pela planta perde-se por transpiração. A transpiração é a perda de água sob a forma de vapor. A perda de água pela transpiração é compensada pela absorção de novas quantidades de água pela raiz.

A transpiração é um mecanismo muito intenso nas folhas. Estas são os órgãos da planta que estão mais expostos de forma a que tenham uma grande superfície em contacto com o ar.

Uma parte da água transpirada é perdida através da cutícula que reveste as células da epiderme.

A maior parte da água é perdida através de estomas, estruturas que podem controlar o volume de água a ser perdida.

A transpiração é influenciada por factores ambientais tais como: a luz, a temperatura, a humidade, o vento e a água do solo.

a) Luz

A transpiração nas plantas é mais intensa ä luz do que as escuras, pois a abertura e o fecho dos estomas é controlado pela luz.

b) Temperatura

A taxa da transpiração é maior quando a temperatura é mais elevada. Isso acontece porque a água evapora mais rapidamente quando a temperatura sobe.

c) Humidade

Quando o ar está seco, a difusão da água da transpiração ocorre mais rapidamente. Se o ar estiver húmido, a taxa de transpiração decresce.

d) Vento

O ar em contacto com uma folha que se encontra a transpirar vai-se tornando cada vez mais húmido. Consequentemente, diminui a taxa de transpiração. Havendo vento, o ar húmido volta da folha é substituído pelo ar seco, o que aumenta a transpiração.

e) Água do solo

Quando existe pouca água no solo, para substituir a que se perde pela transpiração, ocorre um mecanismo que interrompe o processo da transpiração, desencadeado pelos estomas.

Teoria da tensão-coesão

A quantidade de água que a planta absorve pelas raízes é praticamente a mesma que a água que perde pela transpiração, como se pode observar no seguinte gráfico.

Figura 21: Relação entre a transpiração e a absorção.

O cientista Henry Dixon, no início do século XX, comprovou a existência de uma força de sucção que puxaria a coluna de água no xilema, como se tratasse de um no continuo, da raiz as folhas.

O facto de não haver interrupção dessa coluna líquida durante a transpiração explicava-se pelo facto de ela ficar sob tensão, pelos seguintes motivos:

• As moléculas de água estavam ligadas umas às outras por pontes de hidrogénio (coesão);
• As moléculas de água aderiam às paredes dos vasos condutores do xilema (adesão).

Enquanto a água era perdida pela transpiração através das folhas, ela era removida do caule, que a obtinha da raiz que, por sua vez, absorvia novas quantidades de água do solo, sem interrupção. Estas constatações levaram «teoria de Dixon» ou «teoria de tensão-coesão-adesão» ou ainda «teoria tensa-coesa-transpiratória», defendendo que as moléculas de água são transportadas nos organismos vegetais através do xilema, mantendo-se unidas por forças de coesão, formando uma coluna líquida continua das raízes até às folhas.

Outro aspecto importante no transporte vertical de água são as características do xilema:

• A ausência de conteúdo celular não cria resistência ao fluxo;
• As membranas espessadas com lenhina impedem o seu colapso;
• O diâmetro reduzido das células do xilema facilita a adesão entre as moléculas de água e as dos vasos.

Segundo a teoria da tensão-coesão-adesão, a força de sucção transpiratória é o facto mais importante da subida da seiva bruta nas plantas.

As propriedades de coesão e adesão da água permitem a formação de uma coluna continua que se desloca para cima devido tensão existente a nível foliar.

Estrutura, função e propriedades dos estomas

Na epiderme dos caules jovens e nas folhas existem estruturas especiais, que formam o aparelho estomático, constituídas pelos estomas e células de companhia.

Os estomas são constituídos por duas células estomáticas ou células-guarda, com cloroplastos.

Cada célula estomática tem a forma de um rim. O lado côncavo das células delimita uma abertura, o ostíolo, que dá acesso câmara estomática e que permite a circulação do ar entre os meios externo e interno.

Junto das células estomáticas, existem as células de companhia. As diferentes concentrações em que se encontram as células estomáticas e as de companhia permitem que o estoma abra ou feche, mediante diferentes condições de luz e temperatura.

Na figura seguinte está representada a estrutura do estoma.

Figura 22: Estrutura do estoma (A — Estoma visto de cima; B — Estoma em corte transversal).

A função dos estomas é permitir as trocas gasosas entre a planta e a atmosfera e a libertação de vapor de água (transpiração).

Os estomas, geralmente, abrem durante o dia e fecham durante a noite conforme o que convém planta. Abrem quando as células-guarda, devido ä entrada de água, ficam túrgidas e fecham quando estas perdem água e ficam flácidas.

Essas propriedades são conferidas as células estomáticas pelo seguinte facto: como as fibras de celulose que circundam as células-guarda não são elásticas, quando ocorre a entrada de água nas células-guarda, estas aumentam de volume, alongando-se, em vez de aumentarem em diâmetro.

As células-guarda de cada estoma estão unidas nas extremidades e as membranas na face côncava (interna) são mais espessas: o aumento das células em comprimento obriga-as a curvar para fora e, consequentemente, o diâmetro do ostíolo aumenta.

 

Figura 23: O funcionamento dos estomas (A aspecto do estoma aberto; B - aspecto do estoma fechado).

A água entra nas células se o citoplasma apresentar maior concentração de substâncias dissolvidas do que as células vizinhas e sai quando estas apresentam maior concentração do que as células-guarda.

Provavelmente, é a concentração de iões de potássio (K⁺) nas células-guarda a causa da osmose entre as células-guarda e as células da epiderme, provocando a abertura ou o fecho dos estomas.

Quando o potássio entra nas células-guarda, a água entra também nessas células por osmose.

As células ficam túrgidas e o estoma abre. O estoma fecha quando os iões de potássio e a água saem das células-guarda por osmose e estas ficam flácidas.

Os factores que regulam a quantidade de potássio nas células-guarda são a luz, o dióxido de carbono e a água nas folhas.

Luz

A luz incide sobre os pigmentos na célula estomática, desencadeando-se reacções que activam o transporte do potássio e da água para dentro das células-guarda.

Quando os pigmentos não estão activados pela luz, por exemplo, noite, a água e o potássio difundem-se para o exterior das células-guarda.

Dióxido de carbono

A baixa concentração de dióxido de carbono estimula o transporte de iões de potássio e da água para as células-guarda. De dia, devido à fotossíntese, há gasto de dióxido de carbono.

A concentração de dióxido de carbono nas células-guarda diminui, estimulando o transporte de potássio para as células-guarda. O estoma abre. Durante a noite, a fotossíntese para, e a respiração continua provocando o aumento da concentração de dióxido de carbono. As células aumentam, o estoma fecha devido à saída dos iões de potássio e da água.

Água

Quando a folha perde água mais rapidamente de que a recebe, produz uma substância chamada acido abscísico. O acido abscísico inibe o transporte de potássio e, consequentemente, da água.

O estoma fecha. Deste modo, evita-se o excesso de transpiração. Quando existe água suficiente, não se produz acido abscísico e o estorna permanece aberto.

Hipótese clássica sobre o mecanismo de abertura e fecho dos estomas

A hipótese clássica admitia que era a quantidade de hidratos de carbono nas células-guarda que provocava a abertura ou o fecho dos estomas.

Sendo assim, durante o dia, devido à realização da fotossíntese nas células-guarda, haveria gasto de dióxido de carbono, o que tornaria o meio mais alcalino devido diminuição do acido carbónico.

Em meio alcalino, uma enzima (fosforilase) convertia o amido em glicose. As células-guarda acumulavam açúcar. A elevada quantidade de açúcar provocaria o aumento de pressão osmótica e, consequentemente, a água entraria nas células por osmose. As células ficavam túrgidas e os estomas abriam. Durante a noite, na ausência de luz, a não realização da fotossíntese e a intensificação de respiração causariam o efeito oposto, como se representa no diagrama seguinte.

Figura 24: Hipótese clássica sobre o mecanismo de abertura e fecho dos estomas.

Transporte da seiva elaborada no floema

A matéria orgânica produzida nas folhas durante o processo da fotossíntese é distribuída pelas restantes partes da planta, raízes, flores e frutos, através do floema.

A hipótese que explica a deslocação da seiva elaborada foi formulada em 1926 por Münch, um fisiologista alemão. De acordo com essa hipótese, a seiva elaborada desloca-se sob pressão, devido à diferença de concentrações entre os órgãos de intensa actividade fotossintética e os órgãos não fotossintéticos. Nos órgãos consumidores são utilizadas substâncias orgânicas ou acumuladas, o que provoca a diminuição da pressão osmótica.

A água e as substâncias orgânicas deslocam-se em massa, através do floema, de tal modo que não há mistura com o conteúdo das células, como se existissem canais nas células por onde se move o fluxo de massa.

Figura 25: Transporte da seiva elaborada.

Bibliografia

MANJATE, Maria Amália; ROMBE, Maria Clara. Biologia 12ª Classe – Pré-universitário. 1ª Edição. Longman Moçambique, Maputo, 2010.