Transporte de água nas plantas
Esta é uma planta. Bem, não sou botânico, mas tenho quase certeza de que sei como regá-lo. Você despeja água na panela. Ta-da! O objetivo é fazer com que a planta beba a água pelas raízes, mas toda a planta precisa de água, certo, não apenas as raízes? Então, como obtemos água das raízes para o resto da planta?
O transporte de água e solutos – as moléculas dissolvidas na água, incluindo minerais do solo e sacarose feita a partir da fotossíntese – é uma parte importante de como uma planta sobrevive.
Embora haja muitos processos em funcionamento aqui, a ideia básica é osmose , a difusão de uma solução através de uma membrana semipermeável. É assim que a água passa de uma célula para a outra, e isso acontece porque a natureza gosta que as coisas sejam equilibradas, que sejam iguais. Portanto, se a quantidade de solutos na água de um lado da membrana for diferente da quantidade do outro lado, a água se difundirá através da membrana de baixa concentração para alta concentração até que ambos os lados sejam iguais. Essa é uma visão muito básica do que está acontecendo, mas vamos chegar um pouco mais perto e ver o que realmente acontece quando você rega suas plantas.
Transporte Xylem
Então, vamos começar com como a água vai do solo para o resto da planta. A água do solo é absorvida pelas células da raiz por meio de osmose através da membrana celular. A partir daí, a água entra no xilema , um sistema de células do tecido vegetal projetado para transportar água para cima. Quando dizemos os tecidos das plantas, queremos dizer as células que lhes dão estrutura, força e forma, como o que nossos músculos fazem por nós. Mas como é isso? O xilema mais facilmente reconhecível é provavelmente a madeira dentro das árvores.
A seiva do xilema é uma solução à base de água com muito poucos solutos e é uma das formas pelas quais a água é transportada pela planta. A seiva de baixa concentração do xilema se difunde nas células que contêm muitos solutos, como as células das folhas. Isso é importante, pois as folhas precisam manter os poros abertos para receber o ar e, portanto, perdem a maior parte da água por evaporação. A água da seiva do xilema mantém essas células hidratadas.
No entanto, este é um processo complicado. Afinal, mover a água pelo xilema, subir pelo tronco e entrar nas folhas significa lutar contra a gravidade. Como a planta faz isso? É uma combinação de dois fatores principais.
Primeiro, a tensão criada pela evaporação da água nas folhas cria uma queda na pressão. Como sabemos, a água de alta pressão sempre se move naturalmente para áreas de baixa pressão. O outro fator é a coesão , ou a tendência natural das moléculas de água de se grudarem umas nas outras e em outras coisas. A estrutura do xilema encoraja isso e contém uma matriz para a água se agarrar. A combinação de tensão e coesão para mover a água contra a gravidade através do xilema é chamada de teoria da coesão-tensão.
Floema
Portanto, o xilema é como a água sai das raízes para o resto da planta. Mas essa água tem baixo teor de solutos, o que significa que é pobre em nutrientes.
A maioria dos nutrientes usados por uma planta é gerada pela fotossíntese exatamente na extremidade oposta da planta a partir das raízes. Portanto, ao mesmo tempo em que a água está sendo transportada para o xilema, também temos água distribuindo os nutrientes das folhas pelo floema . Este é outro conjunto de células do tecido de transporte, mas em vez de mover a água apenas em uma direção como o xilema faz, o floema move a água por toda parte.
A seiva do floema também é bastante diferente daquela do xilema. Está cheio de solutos como a sacarose criada pela fotossíntese. A maior parte da seiva contém apenas sacarose, mas se você já comeu xarope de bordo, sabe que algumas árvores podem exagerar um pouco com a quantidade de açúcar que enviam pelo floema. Todo o processo de transporte de moléculas orgânicas pela planta é denominado translocação .
Então, como isso funciona? Vamos começar na fonte de açúcar , o local onde as moléculas de açúcar são criadas pela fotossíntese. As folhas são fontes de açúcar. Moléculas especiais de transporte pegam essas moléculas e as transportam ativamente para o floema. Uma vez no floema, eles passarão por células especializadas do floema chamadas elementos de tubo de peneira . Elementos de tubo de peneira têm poros para soluções de transporte, mas muito pouco mais. A maioria dos elementos de tubo de peneira nem mesmo tem núcleos; eles não querem que nada atrapalhe o transporte da seiva. Esses elementos de tubo de peneira transportam a seiva das fontes de açúcar para os sumidouros de açúcar , as áreas da planta que precisam desses açúcares, como raízes ou frutas.
Agora, enquanto o fluxo do xilema é impulsionado por tensão e coesão, o fluxo através do floema é resultado da pressão hidrostática . Basicamente, conforme os açúcares são carregados nos elementos do tubo da peneira, isso cria um desequilíbrio entre a seiva no xilema, que possui poucos solutos, e a seiva no floema, que possui muitos solutos. Devido a esse desequilíbrio, a água do xilema se difunde para os elementos do tubo da peneira, resultando em um aumento da pressão. Portanto, agora há uma pressão maior no topo do floema do que no fundo, e essa pressão empurra a seiva para baixo da planta.
Uma vez que a seiva chega a um reservatório de açúcar, as moléculas nessas células puxam ativamente os açúcares do floema e os usam para alimentar a célula. Assim, as fontes de açúcar produzem açúcares e os transportam ativamente para os elementos do tubo da peneira, criando um aumento de pressão que empurra a seiva da planta para os sumidouros onde os açúcares são removidos do floema. E você pensou que regar as plantas era tão simples quanto despejar água na panela.
Resumo da lição
As plantas absorvem água e minerais nas raízes, mas fotossintetizam moléculas orgânicas nas folhas, e tudo isso precisa ser transportado. Existem dois sistemas principais para fazer isso.
O primeiro é o xilema , um sistema de células de tecido que trazem água das raízes para cima, através da planta. O xilema é alimentado pelo equilíbrio da tensão – o desequilíbrio de pressão criado pela evaporação nas folhas – e pela coesão – a tendência da água de se agarrar a outras moléculas. A seiva do xilema tende a ter poucos solutos.
A outra via de transporte é através do floema , um sistema de células de tecido que distribui água rica em solutos por toda a planta. O processo de transporte de água e solutos através do floema, denominado translocação , é impulsionado pela pressão hidrostática . Conforme os solutos são movidos para os elementos de tubo de peneira , o desequilíbrio na concentração de água faz com que a água se difunda no floema. Isso cria uma pressão mais alta na parte superior do floema do que na parte inferior, e a seiva é empurrada para baixo na planta.
Há muitas coisas envolvidas nisso, mas felizmente a planta faz tudo sozinha. Tudo o que precisamos fazer é fornecer luz solar, ar e bastante água.