UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AMBIENTE,
TECNOLOGIA E SOCIEDADE
O Ambiente das Plantas
Profa. Danielle Marie Macedo Sousa
Mossoró – RN
Março, 2014
INTRODUÇÃO
Passado geológico – primeiras plantas evoluíram em
um espaço físico onde estavam presentes – água, ar e
rocha.
Microrganismos e animais – mais importante substrato
para as plantas – o solo
Hidrosfera, atmosfera e litosfera – espaço ocupado
pelas plantas
Meio ambiente das plantas – fatores químicos e
físicos, influência dos seres vivos que propiciam ou
prejudicam o desenvolvimento do vegetal
Ambiente - todo o conjunto de condições externas
que atuam sobre o ser vivo ou sobre a comunidade
dos organismos (biocenose) em seu biótopo.
INTRODUÇÃO
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Atmosfera
Zona do globo onde vivem os organismos – delicado
manto de ar
Troposfera – camada mais interna da atmosfera –
intensa movimentação de ar - define o clima sob a
superfície terrestre
Pressão atmosférica cai rapidamente em direção as
camadas mais externas da atmosfera. Ex. Nível do mar
Diminuição da temperatura – aumento da altitude –
limite superior da troposfera
Troposfera – capacidade de reter vapor de água proveniente
da evaporação
Estratosfera – acima da troposfera (altitude de 25 a 50 Km) –
pressão atmosférica menos de um décimo com relação ao
nível do mar
Atmosfera rarefeita, forte radiação ultravioleta (UV) –
concentra-se o ozônio atmosférico (absorve grande parte da
UV)
Formação de um filtro de ozônio – interceptação dos raios UV
Vida nos continentes – filtro de ozônio
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
CAMADAS DA ATMOSFERA TERRESTRE
Camada de ar que envolve a terra – fornecimento de gás
carbônico e oxigênio
Ar da troposfera: 78 vol.% de nitrogênio, 21 vol.% de
oxigênio, 0,95 vol.% de gases nobres e 0,035 vol.% de
dióxido de carbono
Vapor de água, pequenas quantidades de metano, dióxido de
enxofre, gases halógenos, ozônio de origem terrestre,
aerossóis, cinza, poeira e fuligem
Atmosfera – 1.200 X 10¹² t de oxigênio – maior parte formada
por organismos autótrofos e acumulada de tempos
geológicos
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Oxigênio consumido = Oxigênio reposto (fitoplâncton
nos mares e plantas no continente – fotossíntese)
12H2O + 6CO2 → 6O2 + 6H2O + C6H12O6 (Fotossíntese)
Atmosfera – 721 x 109 t de carbono na forma de CO2
Materiais da atmosfera são dispersados rapidamente
por grandes extensões
Ex. violenta erupção vulcânica ou escape de
substâncias radioativas
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Hidrosfera
Oceanos, águas subterrâneas, massas de águas continentais
lóticas e lênticas, gelo das calotas polares e das geleiras, e a
água da atmosfera.
Oceanos e mares – 71% da superfície da terra, contendo
74% de toda água do planeta
Segunda maior reserva de água – águas subterrâneas - 1%
próxima a superfície, sendo alcançada pelas raízes das
plantas, o restante a mais de 100 metros de profundidade
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Águas continentais – contato com a superfície – rios e lagos
– pequena porção da hidrosfera – espaço vital para as
plantas
0,001% da água existente na terra – nuvem, bruma e vapor –
balanço hídrico e de calor global – grande mobilidade
Ciclo da água – maior movimento de matéria na terra e fluxo
de energia
Energia solar absorvida é consumida pela evaporação da
água
Hidrosfera – componente determinante para o sistema
climático da terra
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Características químicas dos corpos d’água são
distintas:
Água do mar: NaCl (10,8 gl-¹ Na+, 9,4 gl-¹
Cl−) , tendo outros cátions como Mg2+, Ca2+, 𝑘+, e ânions
com SO2− (monóxido de enxofre), HCO3 (bicarbonato),
Br
Água doce: rica em Ca2+ e HCO3
Rios e lagos – derrame da água de esgoto ou despejo
rico em nitratos e fosfatos – processo de eutrofização
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Litosfera e o Solo
Crosta terrestre – local de estoque de inúmeros
elementos químicos, dos quais os organismos
necessitam para construir sua estrutura corpórea
Elemento químico mais abundante – oxigênio
Seguido de silício, alumínio, sódio, ferro, cálcio,
magnésio, potássio e fósforo
Litosfera troca materiais com a hidrosfera (produtos de
decomposição e formação de sedimentos)
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Camada externa da crosta terrestre
- Rochas magmáticas – rochas fundidas ou
resfriamento ou cristalização do magma
- Rochas metamórficas – resultantes dos movimentos
tectônicos, sobre influência de forte calor e pressão
- Rochas sedimentares – deposição e compactação de
material de desgaste das rochas e produtos de erosão
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Rocha Magmática
Rocha Metamórfica
Rocha Sedimentar
Litosfera fornece o material primário para a formação do
solo
Litosfera – substâncias minerais e orgânicas
transformadas e combinadas, formando um sistema
complexo
Formação do solo – decomposição e humificação do
material vegetal – desagregação mecânica
Solos não perturbados - formação de perfis com
horizontes
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Fitosfera, uma parte da biosfera
Biosfera – local onde vivem os seres na terra
Plantas povoam todos os lugares onde existe vida na
terra
99% de toda massa viva (biomassa) sobre a terra
Fator estabilizador na circulação da matéria e influencia
o clima e o solo
Rizosfera – compartimento de extrema importância
ecológica
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Fitosfera – influencia o ambiente abiótico (inorgânico) e
o biótico (orgânico) – se relacionam por meio do fluxo
de energia, ciclagem da matéria e das interações entre
sistemas ecológicos, resultando na ecosfera
Ecossistema – parte da ecosfera
Floresta, campo de gramíneas, região habitada pelo
homem, um lago
Organismos coexistindo em um ecossistema, estão
inter-relacionados por múltiplas dependências e
interações
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
Interações Tróficas: trocas de matérias entre autótrofos e os
heterótrofos da cadeia alimentar, todas as variações de
simbiose, parasitismo, plantas carnívoras e saprofilia
Interações complexas regulam a convivência de diferentes
espécies vegetais, microrganismos e animais
Interações Ecológicas: cooperação, competição, comunicação
química e interações por meio de metabólitos secundários
Interação - assegura ou impede o desenvolvimento e a
reprodução de uma espécie, mantendo a estabilidade da
biosfera
ESFERAS TERRESTRES ONDE VIVEM AS
PLANTAS
PROCESSOS BIOGEOQUÍMICOS NA
RIZOSFERA
Troca ativa de materiais entre as raízes das plantas
vasculares e os organismos do solo
Restos vegetais decompostos e mineralizados e
liberam produtos gasosos (CO2, NH3 - amônia, N2 e
CH4 - metano)
Atividade de decomposição dos microrganismos
regula a ciclagem de nutrientes
Troca mais intensa de matéria entre plantas,
microrganismos e partículas inorgânicas do solo,
ocorre na superfície das raízes
Características do solo – influenciam o formato e
a propagação da raiz: valores do pH, conteúdo
nutricional do solo, balanço hídrico, aeração do
solo, profundidade, presença de barreira ou a
compactação de um horizonte
PROCESSOS BIOGEOQUÍMICOS NA
RIZOSFERA
RIZ
OP
LA
NO
• Em contato com as
raízes mais finas -
comunidade de
bactérias e
actinomicetos
• Metabolizando e se
multiplicando
ativamente
• Troca recíproca de
material nutritivo
Plantas vascularizadas absorvem material nutritivo
de difícil obtenção por meio das micorrizas
Associação fungo-raiz – simbiose
Aumento da superfície de absorção
PROCESSOS BIOGEOQUÍMICOS NA
RIZOSFERA
Micorrizas arbusculares Glomus
intrarradices
INTERAÇÃO QUÍMICA ATRAVÉS DE
SUBSTÂNCIAS VEGETAIS BIOATIVAS
Plantas produzem materiais metabólicos
Efeito regulador em outras plantas, organismos e animais – em
vez de serem utilizados como nutrientes
Metabólicos Bioativos – substâncias de sinal, reconhecimento,
defesa e inibição, ou como substâncias venenosas
Ecomônios ou Infoquímicos
Autotoxinas e inibidores – atuam intraespecificamente (ex.
inibidores de germinação de sementes)
Feromônios – substâncias de atração
Aleloquímicos – atuam interespecíficamente entre plantas,
microrganismos e animais
Substâncias bioativas – compostos finais ou
intermediários do metabolismo secundário
INTERAÇÃO QUÍMICA ATRAVÉS DE
SUBSTÂNCIAS VEGETAIS BIOATIVAS
ATRAÇÃO DE POLINIZADORES E DISPERSÃO
DE FRUTOS
Pigmentos e substâncias voláteis conduzem o
polinizador e o dispersor a suas fontes de alimento
– ambas as partes terão vantagens
Ultravioleta (comprimento de onda) e cores fortes –
atração pássaros e insetos
ESTIMULAÇÃO POR MEIO DE SUBSTÂNCIAS
DE RECONHECIMENTO
Plantas atraem diferentes animais (insetos e
nematóides) por meio de substâncias sinalizadoras
Sementes da espécie parasita Scrophulariaceae
germinam quando detectam um sinal químico da planta
hospedeira
Sementes podem permanecer décadas no solo, até
serem estimuladas por uma substância secretada pela
hospedeira, germinando e formando o haustório
ALELOPATIA
Impedem a colonização de outras espécies vegetais ao seu
redor – substâncias venenosas
Podem ser liberados no ar, excretados pela raiz ou são
carreados até o solo pela água da chuva que lava as partes
aéreas das plantas
DEFESA CONTRA INFECÇÃO POR MEIO DE
FITOTOXINAS E FITOALEXINAS
Defesa contra infecção bacterianas fitopatogênicas e de
fungos em seus tecidos
a. Hipersensibilidade ao ataque – rápida morte das
células infectadas, privando o agressor de nutrição
b. Encapsulamento do invasor com polissacarídeos
c. Substâncias antibióticas, que já existem nas células
vegetais
d. Substâncias que se formam após o ataque de vírus,
bactérias ou fungos – agentes pós-infecção
Após a infecção, as plantas sintetizam fitoalexinas
Mais de 200 fitoalexinas conhecidas – agrupadas
em função das famílias dos vegetais
Fabaceae – isoflavonóides
Solanaceae – sesquiterpenos
Asteraceae – poliacetileno
Orquidaceae - orquidol
DEFESA CONTRA INFECÇÃO POR MEIO DE
FITOTOXINAS E FITOALEXINAS
DEFESA QUÍMICA CONTRA A HERBIVORIA
Proteção contra herbivoria: espinhos, acúleos,
paredes celulares lignificadas, substâncias químicas de
proteção, que podem ser impalatáveis (irritantes ou
amargas), repelentes, pinicantes ou tóxicas
Seleção e coevolução, em resposta à pressão por
predação, resultaram em uma grande variedade de
substâncias de defesa nas plantas
Polifenóis e taninos
Glicosídeos cianogênicos
HOLTZ et al. Adaptação de Thyrinteina arnobia em novo hospedeiro e defesa induzida
por herbívoros em eucalipto. Pesq. agropec. bras., vol.38 no.4 Brasília, 2003
Bons Estudos!!!