Potencial da água nas plantas
Você precisa de água. Eu preciso de água. Todos nós precisamos de água. A água é importante. Construímos reservatórios para coletá-lo, dispersá-lo por meio de complexas redes de irrigação em todo o país e até mesmo usá-lo para gerar energia. Mas, mesmo com tudo isso, não somos os usuários de água mais eficazes do planeta. Esse título vai para as plantas, árvores, flores e gramas que cobrem este mundo.
As plantas sabem como usar a água e existem alguns processos incrivelmente complexos em ação constante nas células das plantas. Como as sequoias gigantes levam água até os galhos superiores? Como as plantas sobrevivem no deserto? Como as flores finas ficam na vertical? Uma maneira de examinar essa questão é por meio do fator potencial da água , a quantidade potencial de energia contida na água. Basicamente, as diferenças no potencial hídrico da água contida em uma planta ajudam a controlar o movimento da água na planta. É um sistema complexo, que requer a mais sofisticada hidroengenharia. O que posso dizer? As plantas conhecem sua água.
Equação do Potencial da Água
Então, como exatamente funciona o potencial hídrico? Bem, a água, como a maioria das coisas, move-se naturalmente ao longo de um gradiente , ou de áreas de alta para baixa concentração de energia. Isso significa que a água sempre se moverá de áreas de alto potencial hídrico para áreas de baixo potencial hídrico, de muita energia para baixa energia, tentando equilibrar a energia total dentro de um sistema de água. É assim que as plantas se transportam da água do solo para as raízes e através das células. O transporte de água através de uma membrana, como as membranas que envolvem as células, é chamado de osmose. Se o potencial total da água em uma célula for inferior ao potencial da água no solo, essa água se moverá naturalmente para a planta por osmose, infiltrando-se nas membranas das células das raízes. Uma vez que a água está dentro da planta, o controle do potencial da água em várias folhas e ramos determina a distribuição dessa água.
O potencial total da água em um sistema é uma combinação de uma série de fatores, que podemos calcular por meio da equação do potencial da água . Se parece com isso:
potencial da água = potencial capilar + potencial osmótico + pressão + potencial gravitacional
Ótimo, agora o que isso significa?
Vamos começar com o potencial capilar . Isso indica a quantidade de água que adere à matriz das células sólidas dentro da planta. É sempre um número negativo – zero, portanto, sempre remove o potencial de um sistema. Em seguida, vem o potencial osmótico , o impacto dos solutos na capacidade da água de se mover pelo sistema. Solutos são coisas dissolvidas na água. Depois disso, temos a pressão , ou a quantidade de força gerada pela água. A pressão da água cria uma força externa, que é como as plantas mantêm sua rigidez e forma. Finalmente, temos o potencial gravitacional , ou a força da gravidade sobre a água na planta. Isso também impacta negativamente o potencial, uma vez que as plantas precisam superar essa gravidade para transportar água pelo caule.
Impacto de Solutos
Agora, ao calcular o potencial hídrico, dois fatores têm o impacto mais dramático. Primeiro são os solutos, os componentes dissolvidos da água. Água pura não tem solutos, então o potencial osmótico é zero, sem efeito negativo no potencial total da água. No entanto, quanto mais solutos você adiciona, mais isso muda. Adicionar solutos à água diminui o potencial total, diminuindo o potencial osmótico. Não importa que tipo de soluto seja, isso sempre é verdade. Mas, isso nem sempre é ruim. As células são preenchidas com uma mistura líquida de substâncias chamada citoplasma. Existem muitos solutos nessa mistura, de várias moléculas e enzimas a nutrientes, então o potencial osmótico é baixo e o potencial geral da água é baixo. Como o potencial da água na célula é menor do que o potencial da água doce absorvida pela planta, essa água doce flui continuamente para dentro da célula, fornecendo a hidratação necessária para a sobrevivência da célula.
Impacto da pressão
O outro fator importante no potencial da água é a pressão , a força externa na parede celular . Se houver muita pressão, a célula se rompe, mas se houver pouca, ela entra em colapso. Portanto, é importante manter esse número estável. A pressão constante necessária para manter a forma e a força da célula é chamada de pressão de turgor. É basicamente essa pressão que permite que as plantas fiquem em pé e rígidas. Esta também é outra maneira que as plantas usam os efeitos naturais do potencial da água para se manterem hidratadas. Veja, quando a água das folhas é perdida por meio da evaporação, o que sempre acontece, já que as folhas devem manter os poros abertos para receber oxigênio, a pressão nessas células diminui e o potencial geral da água diminui. Como o potencial da água é menor nas folhas do que nas raízes, a água se move ao longo do gradiente na tentativa de equalizar todo o sistema, reabastecendo a área com baixo potencial. Assim, a planta mantém a água fluindo para onde precisa ir.
Resumo da lição
As plantas são mestras no uso das propriedades naturais da água. Um lugar em que vemos isso é com o potencial da água , a quantidade potencial de energia contida na água. Como a água sempre se move ao longo de um gradiente de alto potencial a baixo potencial, as plantas podem criar áreas de baixo potencial hídrico para absorver e distribuir água doce. Podemos calcular o potencial total da água em um sistema com a equação do potencial da água , que é:
potencial da água = potencial capilar + potencial osmótico + pressão + potencial gravitacional
Os dois maiores impactos são os solutos (componentes dissolvidos na água) e a pressão (força externa da água). Quando a quantidade de solutos aumenta, o potencial osmótico diminui e o potencial total da água diminui. Quando a pressão aumenta, o potencial da água aumenta. Ambos podem ser usados para diminuir o potencial hídrico em áreas específicas, forçando o movimento de água de alto potencial em várias células das plantas. As plantas são ótimas para mover água. Eu acho que eles simplesmente entendem seu potencial.