Sobrevivendo sob a deficiência de oxigênio

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Restrições Impostas peloAmbiente Natural

Adriele Pereira, Dener Pimenta, Glaice Kelly, Joice Oliveira,

Joice Vidigal, Letícia Rios, Rubens Vieira, Tatiana Carvalho

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Deficiência de Oxigênio nos Solos

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Deficiência de Oxigênio nos Solos

• Respiração das raízes; • Animais do solo;

• Microorganismosaeróbios.

Naturalmente o solo é pobre em oxigênio devido aação da:

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• Área não inundada • Área inundada

XX

Deficiência de Oxigênio nos Solos

O Oxigênio atmosférico se difunde muito vagarosamenteem solos densos, molhados ou inundados

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Deficiência de Oxigênio nos SolosCausas:

• Inundações;

• Deslizamento;

• Pouca drenagem;

Tundra

• Solos compactados.

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Resultados de um solo livre de oxigênio:

• Predomínio de microorganismos anaeróbios.

Ambiente redutor no qual varias substancias

estão presentes em concentrações tóxicas.

• Reposição limitada de nitrogênio;

Deficiência de Oxigênio nos Solos

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• Solos argilosos:

Oxigênio

• Solos pedregosos earenosos:

Oxigênio

Deficiência de Oxigênio nos Solos

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Deficiência de Oxigênio nos Solos

Spp. de solos encharcados: (poucas)

• Herbáceas helófitas;

•

Poucas spp arbóreas:-Choupo;

-Salgueiro

- Amieiro

ChoupoSalgueiro

Amieiro

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• Árvores de mangue e palmeiras (Nipa fruticans)

Geralmente a maioria das plantas morre emuma situação de inundação do que de deficiênciahídrica do solo.

Deficiência de Oxigênio nos Solos

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• Raízes respiram anaerobicamente por algumtempo;

• PP O2 cai pra 1-5 kPa (hipoxia) CR > 1

• Vias alternativas são ativadas e o estado

energético do sistema adenilato cai.

Distúrbios funcionais e padrões deinjúria

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Distúrbios funcionais e padrões deinjúria

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• Nessas condições:

 – Sessa crescimento da raiz;

 – Morrem os apêndices; – Desenvolvem as raízes adventícias.

• Partes mais velhas = intumescência da casca elenticelas hipertrofiadas

Distúrbios funcionais e padrões deinjúria

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• Em anoxia, a respiração = desassimilaçãoanaeróbia.

• Sem oxidação terminal = acumulo deacetaldeído e etanol;

• de etanol = deficiência de oxigênio

Distúrbios funcionais e padrões deinjúria

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• Formação intensa de ac. abscísico, etileno eseus precursores fechamento parcial dos

estômatos, epnastia a abscisão.

• Há a degeneração do sistema celular de

membrana, desintegração de mitocôndrias emicrocorpos e inibição de enzimas.

Distúrbios funcionais e padrões deinjúria

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Distúrbios funcionais e padrões deinjúria

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Sobrevivendo sob a deficiência de

oxigênio 

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Sobrevivendo Sob a Deficiência deOxigênio

• Adaptação funcional:

 – Ausência de incremento da concentração daenzima ADH.

 – Metabolismo das proteínas é ajustado após a

ativação genética.

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20 diferentes polipeptídeo de anaerobiose

Isoenzimas capazes de

repor as enzimas originais(ADH aeróbia)

Produto final: etanol nãotóxico

Ácido lático, ácidochiquímico e ácido málico.

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A atividade da ADH na condição de hipóxia proporciona uma indicaçãoquantitativa da sensibilidade particular de uma espécie em relação à deficiência deoxigênio.

Sobrevivendo Sob a Deficiência deOxigênio

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• Adaptações morfológicas: – Tecidos de ventilação (aerênquima)

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• Volume do sistema de espaços intercelularesno parênquima radicular

 –Plantas de pântano: 20% a 60%

 –Plantas em solos bem arejados: inferior a10%

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Raízes bem arejadas

Liberam oxigênio para o

rizoplano

Ação de desintoxicação desubstâncias redutoras

potencialmente danosas.

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Plantas que crescem em solosmuito densos ou poucoarejados

Obteroxigênio

Sistema de raízeslaterais

Em áreasinundadas Partes submersas do tronco edos ramos emitem densosfeixes de raízes aquáticas.

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Tipos extremos deespecialização

Mangue: lenticelas cobrindo

raízes respiratórias(pneumatófaros)

Espécies de pântano(Cupressaceae e Taxodiaceae):produzem “raízes joelho” 

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Seca

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Seca

• Seca fator de estresse

pouca água disponível

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Seca

• Intensa evaporação;

• Água ligada osmoticamente aos solos salinos;

• Congelamento dos solos;

• Absorção inadequada de água pelas plantasque crescem em solos muito rasos.

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Seca

• Seca período sem precipitação

• Conteúdo de água no solo

• Plantas sofrem com a ausência de água.

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Seca

• Regiões polares precipitação

• Não atingem condições de aridez

• temperaturas.

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Seca

• Regiões secas, as raízes da vegetação abertaalcançam horizontes permanentementeúmidos na proximidade do lençol freático oude rios.

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Seca

Aridez

precipitação evaporação

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Seca

• Para a comunidade vegetal estabelecida éimportante que o abastecimento de água sejaassegurado durante o período de maiordemanda e durante o período de crescimento.

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Seca

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Seca

• A curva de temperatura serve comoreferência do curso anual do poderevaporativo da atm.

• Curva de precipitação abaixo da curva detemperatura período de seca

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Seca

• Avaliação do grau de estresse da planta:

medidas de umidade de solo

Análise da distribuição da precipitação

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Seca

• Somente a planta por si mesma é capaz demostrar onde e quando a ausência de água setorna um fator de estresse.

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Seca

• O quanto uma planta sofre em seu habitatdevido às condições de seca depende:

Da sua capacidade de resistência à seca

Das condições preponderantes no hábitat.

Índice relativo de dessecação (IRD).

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Seca

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Seca

• IRD planta está sujeita a um estressepouco intenso.

• Os valores de IRD revelam o padrão doestresse de uma determinada vegetação ou deum determinado habitat.

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Seca

• IRD dá uma ideia de variações dos valores de:

Deficiência hídrica no solo;

Deficiência hídrica na atmosfera;

Grau de seca em um local.

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Seca

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Distúrbios funcionais e padrões de injúria

Deficiência hídrica

Dimuição do

volume celular

Aumento da

concentração 

Progressiva

desidratação do

protoplasto

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Respostas ao déficit hídrico

•

Diminuição da turgescência;• Diminuição do processo de crescimento;

• Limitação do metabolismo de proteínas e

aminoácidos ( e de enzimas);• Interrupção da divisão celular;

• Queda na fertilidade do pólen (meiose com

anomalias).

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Figura 6.58 a, b

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Ácido abscísico - ABA

• Sintetizado na raiz mediante estresse hídrico;

• Transportado para toda a planta;

• Funções:

Fechamento estomático;

Predomínio de processos catabólicos;

Aceleração da senescência;

Dessecação e abscisão das células.

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Figura 6.60

défi i híd i

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Respostas ao déficit hídrico

• Células se contraem;

• Diminui o volume celular;

• Aumenta a concentração de solutos;

• Limitação da fotossíntese e respiração;

• Fragmentação do vacúolo central;

• Aumento e posterior degradação dos tilacóides;

• Desintegração dospolirribossomos;• Morte das células.

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Respostas ao déficit hídrico

• A princípio, a maior parte dos processos éreversível;

• Se a reidratação ocorrer, algumas plantas

podem restaurar suas estruturas.

• Assim, o destino da célula depende:

Do grau de destruição das membranas;

Da capacidade de reparo da célula.

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   S   O   B   R   E   V   I   V    Ê   N

   C   I   A

   S   O

   B

   O 

   E   S

   T   A   D   O    D

   E

   S   E   C   A

S b i ê i b t d

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Sobrevivência sob o estadode seca 

Resistência à secaCapacidade da planta desuperar períodos deestiagem

As perspectivas deuma planta

sobreviver a umstresse de seca

extremo são tanto

maiores

Quanto mais tempoforem capazes de

evitar o decréscimodo potencial hídrico

do protoplasma

Fuga à dessecação

Quanto mais o

protoplasmaaguentar a

dessecação semficar danificado

Tolerância àdessecação

S b i ê i b t d

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Sobrevivência sob o estadode seca 

• Não precisa ser resistente à seca para viver em regiões dedeficiência hídrica

Possíveis mecanismos de sobrevivência de plantas em regiões secas (xerófitas )

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XERÓFITAS QUE ESCAPAM DA SECA

• Plantas não

resistente à seca

• Produção de sementesresistentes à dessecação

• Órgãos perenes resistentesà dessecação

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• São plantas vasculares efêmeras que germinamapós uma chuvada forte

• Completam rapidamente o seu ciclo de vida• Anuais de inverno• São neutras em relação a duração do dia,

florescem com água disponível• Sobrevive no período de seca na forma de semente

Pluvioterófitas

Vantagem adaptativa

Rápida resposta do ciclo ontogenético em relação àdisponibilidade de água

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Geófitas

• Órgãos subterrâneos como rizomas, tubérculos ebulbos

• Período de chuva: produzem nova parte aéreautilizando carboidratos estocados, possibilitando odesenvolvimento de flores e frutos num curtoperíodo de tempo

E 

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 v  i   t   e

 e m  R  e l   a

 ç  ã  o aD  e s  s  e c  a ç  ã  o

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Evite Em Relação À Dessecação

● A dessecação é adiada por mecanismos paramanter um conteúdo hídrico favorável.

● Adiamento por:

● absorção de água mais eficiente;

● redução da perda de água;

● capacidade de condução;

● formação de estoque.

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Evite Em Relação À Dessecação

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● Melhor absorção de água por um sistemaradicular extenso

● Raízes de plantas de deserto possuem de 2 a

5m de profundidade● Nestes tipos de raízes, grande parte são

suberizadas ou podem estocar água

● Situação crítica na falta de espaço paracrescimento das raízes

Evite Em Relação À Dessecação

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● A capacidade de condução da água aumentacom a ampliação da área de condução dosistema e redução da distância de transporte

● A redução da transpiração ajuda na conservaçãoda água disponível

● Redução mais rápida através de fechamento de

estômatos

● Redução mais efetiva por enrolamento das folhas

Evite Em Relação À Dessecação

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● Folhas sob deficiência hídrica apresentammenor área foliar específica (AFE)

Evite Em Relação À Dessecação

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● Os mecanismos de evite em relação àdessecação alcançam o máximo de perfeiçãose acoplados à redução da superfície e alta

resistência à transpiração● Capacidade de estoque de água é dada pelo

grau de suculência.

Evite Em Relação À Dessecação

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● O movimento de água dos tecidos de estoquetorna-se significativo durante períodosprolongados de seca

● Algumas espécies estocam água no xilema eno córtex

Evite Em Relação À Dessecação

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● Plantas suculentas podem viver durante anosde seca

● Acomodam água em tecidos especializados,posicionados no interior de folhas e ramos

● Utilização de carboidratos capazes de sehidratarem em células, dutos e cavidades

Evite Em Relação À Dessecação

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● Durante o verão, de 30% a 40% da água éperdida durante a transpiração

● Durante períodos secos a água estocada nabase do tronco é usada em primeiro lugar

● O movimento da água oriunda dos caules eraízes com destino às folhas é mais eficientepara a manutenção do balanço hídrico

Evite Em Relação À Dessecação

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Tolerância à Dessecação 

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Tolerância à Dessecação

• Capacidade que o protoplasto de umadeterminada espécie tem de tolerar perdasseveras de água

• Medidas de tolerância: Valores mais baixospara o estado de hidratação de uma planta emque os primeiros efeitos irreversíveis apareçam

• Dados mais apropriados para medida dessatolerância são osmolalidade e potencial hídrico

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Espécies Sensíveis à Dessecação

• Protoplasma da maioriados vegetais é altamentesensível à perda de água.

• Nível de resistência pode

ser aumentado por meiode uma rustificação àscondições secas.

Espécies Sensíveis à Dessecação

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Espécies Sensíveis à Dessecação

Talófitas

Algas planctônicas emacroalgas marinhas maissensíveis

Algas da zona entre marésmais tolerantes

Plantas Tolerantes à Dessecação

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Plantas Tolerantes à Dessecação

• Entre as talófitas muitas espécies são capazes detolerar uma dessecação completa.

• Espécies do gênero Selaginella e algumaspteridófitas também são tolerantes.

Selaginella lepidophylla 

Plantas Tolerantes à Dessecação

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Plantas Tolerantes à Dessecação 

Também encontradas entre ascormófitas:

Ramondia serbica

Algumas espécies do gêneroHaberlea

Muitas espécies chamadas de“plantas ressurgentes” 

(Myrothamnaceae,Scrophulariaceae, Lamiaceae,Poaceae e Liliaceae)  Myrothamnus flabellifolius 

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Plantas Tolerantes à Dessecação 

• Todas as plantas capazes de tolerar a dessecaçãosobrevivem por meio de uma transição para o

estado anabiótico.

• Outro fator, é a capacidade do protoplasma de

algumas espécies de se hidratarem de umamaneira coordenada.

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A planta sob Estresse

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