Revise fisiologia vegetal, área da botânica que estuda as plantas

A fisiologia vegetal é um campo da botânica que estuda os processos vitais das plantas, da absorção de nutrientes às respostas aos estímulos do ambiente.

Se você está se preparando para o Exame Nacional do Ensino Médio (Enem) e outros vestibulares, este conteúdo é especialmente relevante, pois a fisiologia vegetal é um tema recorrente nas provas.

Neste texto, então, vamos abordar os principais tópicos sobre o assunto, fornecendo um resumo completo e alguns exercícios resolvidos para consolidar o aprendizado.

O que estuda a fisiologia vegetal?

A fisiologia vegetal estuda os processos que ocorrem nas plantas, incluindo a absorção de água e nutrientes, a transpiração, a condução de seiva, a respiração e a produção de hormônios.

A maioria das plantas apresenta morfologia e fisiologia vegetal compostas por raiz, caule, folha, flor, fruto e semente, estruturas características com diversas adaptações funcionais.

Para compreender melhor os processos relacionados à fisiologia vegetal, saber como ocorrem a fotossíntese e a respiração celular também é importante. Vamos explicá-las brevemente:

Fotossíntese

Respiração celular

> Processo vital que ocorre em plantas, algas e algumas bactérias, converte a energia da luz solar em energia química para produzir alimentos e liberar oxigênio; > Acontece nas folhas das plantas, onde a clorofila absorve a luz, e tem duas etapas principais: a fase de luz, que produz oxigênio a partir da água, e a fase escura (ciclo de Calvin), que usa a energia para converter dióxido de carbono em carboidratos; > Sustenta a cadeia alimentar e mantém o equilíbrio ecológico, fornecendo energia e oxigênio para diversos seres vivos.

> Pode ser dividida em aeróbica e anaeróbica; >Na respiração aeróbica, as células utilizam oxigênio para produzir energia a partir de moléculas de alimentos, como glicose. Esse processo é mais eficiente em termos de produção de ATP, e ocorre em três principais etapas: glicólise, ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa. > Na respiração anaeróbica, as células produzem energia a partir de moléculas de alimentos sem a presença de oxigênio. Esse processo é menos eficiente do que a respiração aeróbica, em termos de produção de ATP. A glicólise é a etapa comum entre elas, em seguida, dependendo das circunstâncias, as células podem serguir caminhos diferentes.

Absorção na fisiologia vegetal

Nas plantas, a absorção de água ocorre principalmente por meio das raízes. A eficiência desse processo depende de condições adequadas, como acidez, compactação, disponibilidade de nutrientes e retenção de água.

Existem dois mecanismos fisiológicos de absorção de água:

• mecanismo passivo
  Ocorre durante a transpiração das folhas, em que a água é extravasada na forma de vapor pelos estômatos.
  
• mecanismo ativo
  Ocorre quando a atividade transpiratória reduz e envolve um aumento da concentração de sais no xilema, gerando uma demanda por água e promovendo sua absorção.

Transpiração vegetal: conceitos e estruturas fundamentais

A transpiração ocorre principalmente nas folhas, através dos estômatos, nos quais a água evapora para alcançar a atmosfera. Esse processo é influenciado pela diferença da disponibilidade de água entre a folha e o ar atmosférico.

Em relação aos estômatos, a maioria das espécies vegetais possui essas estruturas tanto na parte superior quanto na inferior das folhas. Além disso, de 80% a 90% da transpiração total da planta acontece por causa dos estômatos. 

A transpiração das plantas varia ao longo do dia, sendo baixa durante a noite, quando os estômatos estão fechados, e alta durante o dia, quando estão abertos.

Fatores que influenciam na transpiração vegetal

Muitos fatores influenciam na taxa de transpiração vegetal, como a intensidade luminosa, a temperatura, a umidade do ar e a disponibilidade de água no solo.

A luz desempenha um papel direto, ao abrir os estômatos e permitir a saída de água na forma de vapor; e um papel indireto, ao contribuir para o aumento da temperatura e evaporação da água. Por sua vez, a temperatura afeta a transpiração de duas maneiras, ao aumentar a evaporação da água e influenciar a abertura dos estômatos.

Já a concentração de dióxido de carbono (CO2) desempenha um papel importante, pois altas as concentrações mantêm os estômatos fechados, reduzindo a transpiração e aumentando a eficiência da fotossíntese.

A umidade do ar tem relação com a transpiração, sendo que, quanto maior ela for, menor será a taxa de transpiração. Da mesma forma, a disponibilidade de água afeta a transpiração, e quanto mais ela estiver disponível, mais vai transpirar.

Esses fatores são essenciais para entender como as plantas perdem água e regulam seu equilíbrio hídrico.

👉 Leia também:

O que são impactos ambientais e por que é importante estudá-los?

Gutação ou sudação: conheça o processo fisiológico

Chamamos de gutação ou sudação a desidratação que ocorre nas folhas das plantas por meio dos hidatódios ou poros aquosos, que estão nas extremidades dos vasos do xilema, localizados no topo ou nas margens das folhas.

O responsável pelo processo é a formação de uma pressão interna no xilema, que acontece pelo acúmulo de sais. Para que ocorra, são necessárias condições que favoreçam a máxima absorção de água e minimizem a transpiração, como:

• alta disponibilidade de água no solo;
• temperatura elevada;
• ausência de inibidores da respiração;
• alta umidade relativa do ar.

Como acontece a condução de seiva nas plantas?

A seiva é levada pelas planta de duas maneiras distintas, dependendo da presença ou ausência de tecido vascular:

• plantas avasculares
  Os órgãos das briófitas possuem uma estrutura fina, que permitem transportar a seiva por meio da difusão. Essas planas geralmente têm restrições de tamanho, pois não possuem tecidos condutores para levar a seiva por longas distâncias.
  
• plantas vasculares
  O transporte da seiva acontece em vasos condutores formados pelos tecidos vasculares. Os vasos que leva a seiva bruta da raiz para as folhas são chamados de lenhosos, que, junto aos tecidos, recebem o nome de xilema ou lenho. Já os vasos que transportam a seiva elaborada das folhas para todas as partes da planta são os vasos liberianos, e os tecidos associados a eles se chamam floema ou líber.

Principais hormônios vegetais

Os hormônios vegetais são essenciais ao desenvolvimento das plantas. O crescimento vegetal refere-se ao aumento da matéria seca de uma planta, impulsionado por uma taxa de fotossíntese maior que a respiração.

Essas substâncias desempenham o controle interno, enquanto as condições climáticas e fatores ambientais atuam externamente. Durante esse processo, os órgãos crescem em sincronia por conta dos seguintes hormônios:

Auxinas

São responsáveis por controlar o desenvolvimento de várias partes da planta, promovendo o alongamento celular, especialmente em caules e folhas. As auxinas têm papel importante na dominância apical, ou seja, inibem o crescimento de brotos laterais, direcionando-os para o topo.

Podem ser usadas na propagação vegetativa, como no enraizamento de estacas, pois fazem as raízes se desenvolver e causam a queda de folhas e frutos, quando necessário, como parte dos processos de abscisão.

Giberelinas

Esses hormônios promovem o crescimento vegetativo, incluindo o alongamento do caule. São importantes na quebra da dormência de sementes e gemas, estimulando a germinação. Além disso, as giberelinas retardam a maturação de frutos, permitindo que se desenvolvam por mais tempo.

Nas aplicações agrícolas, as giberelinas ajudam a aumentar o tamanho de frutos e melhoram a germinação de sementes.

Citocininas

Estão envolvidas na divisão celular, no alongamento e na diferenciação. Elas são responsáveis por retardar o envelhecimento das plantas, promovendo a formação de novos tecidos. As citocininas estimulam a germinação de sementes e ajudam no desenvolvimento inicial das plantas.

São frequentemente utilizadas em culturas de tecidos vegetais para estimular a proliferação de células, o que é importante em técnicas de clonagem.

Etileno

É conhecido como o "hormônio do amadurecimento", porque desencadeia o processo de maturação dos frutos. Além disso, o etileno atua na quebra da dormência de gemas e sementes. No entanto, em altas concentrações, pode ter efeitos inibitórios sobre o crescimento, encurtando os caules.

O controle do etileno é crucial no armazenamento de frutos, para fazer a manutenção do amadurecimento pós-colheita e aumentar a vida útil.

Ácido abscísico

Está envolvido em processos que retardam o crescimento da planta. Ou seja, promove a dormência de sementes e gemas, ajuda a induzir o fechamento dos estômatos para reduzir a perda de água e inibe a germinação em condições desfavoráveis.

O ácido abscísico tem sido estudado por seu potencial uso em situações de estresse hídrico, como forma de reduzir a transpiração excessiva e a perda de água.

👉 Leia também:

Agropecuária no Brasil: conheça as principais características

As consequências do uso de agrotóxicos no Brasil e no mundo

Ciclo de desenvolvimento das plantas

Conhecer como as plantas se desenvolvem é muito importante para a agricultura, pois fatores como temperatura, precipitação e fotoperíodo influenciam cada uma das fases.

• Fase 0 - Germinação, brotação ou desenvolvimento de gemas: início do crescimento da planta a partir da semente, com brotos e folhas imaturas.
• Fase 1 - Desenvolvimento da folha: crescimento das folhas imaturas que são miniaturas das folhas maduras.
• Fase 2 - Formação de rebentos laterais ou perfilhamento: crescimento de novos brotos aéreos ao redor do broto inicial.
• Fase 3 - Alongamento do caule ou crescimento da roseta e desenvolvimento do rebento: crescimento contínuo dos caules e raízes, produção de novas células nas pontas dos brotos.
• Fase 4 - Desenvolvimento de partes de plantas vegetativas ou inicialização: desenvolvimento de caules fortes, muitas folhas verdes e crescimento das raízes.
• Fase 5 - Emergência da inflorescência ou cabeçalho: desenvolvimento de estruturas reprodutivas, como flores e frutos.
• Fase 6 - Floração: cria estruturas reprodutivas necessárias para a reprodução sexual, como as flores.
• Fase 7 - Desenvolvimento da fruta: desenvolvimento do fruto a partir do ovário após a fertilização.
• Fase 8 - Maturidade: processo de amadurecimento da fruta e das sementes.
• Fase 9 - Senescência e início da dormência: envelhecimento da planta e início da dormência durante o inverno.

Os estágios têm influência da temperatura e do fotoperíodo, variando conforme a espécie.

Tropismo e nastismo: conheça os fenômenos

Os vegetais exibem uma relativa capacidade de movimento, alguns deles ocorrem devido a modificações nos padrões de crescimento, influenciados por fatores externos.

Existem dois tipos principais de movimento: tropismos e nastismos.

Os tropismos são respostas direcionais de crescimento, que ocorrem se houver estímulos externos. Eles são divididos em:

• fototropismo
  Crescimento em resposta à luz. Por exemplo, o caule das plantas tende a curvar-se em direção à fonte de luz.
• geotropismo ou gravitropismo
  Movimento em resposta à gravidade. A maioria das raízes exibe geotropismo positivo, crescendo em direção ao solo, enquanto a maioria dos caules apresenta geotropismo negativo, crescendo para cima.

Já os nastismos são movimentos vegetais que ocorrem em resposta aos estímulos. O exemplo mais comum é observado na planta sensitiva, ou Mimosa pudica.

Quando tocamos suas folhas, elas se fecham imediatamente, devido a mudanças na pressão de turgor em células que ficam na base dos folíolos, conhecidas como pulvínulos. A pressão de turgor é a força que provoca a entrada da água na célula por osmose e possibilita o equilíbrio com a pressão hidrostática.

Esse tipo de movimento também acontece na planta carnívora Dionaea muscipula. Suas folhas se fecham rapidamente quando tocadas por presas, funcionando como armadilhas eficientes.

👉Leia também:

Qual é a importância do ciclo do nitrogênio?

Resumo de fisiologia vegetal

A fisiologia vegetal estuda processos vitais das plantas, incluindo a absorção de nutrientes, a transpiração, a condução de seiva, a respiração e a produção de hormônios. Vamos destacar alguns pontos-chave para estudar:

• a absorção de água pelas plantas ocorre principalmente através das raízes, por meio de mecanismos passivo e ativo;
• a transpiração acontece especialmente nas folhas, por meio dos estômatos, nos quais a água evapora para a atmosfera. A intensidade luminosa, a temperatura, a umidade do ar e a disponibilidade de água no solo influenciam na transpiração;
• a gutação, também conhecida como sudação, é um processo de desidratação que ocorre nas folhas das plantas por meio dos hidatódios ou poros aquosos;
• a condução de seiva nas plantas depende da presença ou ausência de tecido vascular.
• os hormônios vegetais são cruciais para o desenvolvimento das plantas. Eles são: auxinas, giberelinas, citocininas, etileno e ácido abscísico, que regulam processos como o crescimento de tecidos, enraizamento, dormência, maturação de frutos e abscisão de folhas e flores.
• o tropismo e o nastismo são fenômenos relacionados ao crescimento e ao movimento das plantas em resposta a estímulos ambientais.

Como a fisiologia vegetal cai no Enem e nos vestibulares?

As questões de fisiologia vegetal podem abordar desde os processos fisiológicos básicos, como absorção e transpiração, até a aplicação dos conhecimentos no contexto ambiental e agrícola. Veja exemplos:

Exemplo 1

(Enem/2020 – Digital) Um produtor de morangos notou, no início da manhã, que em alguns pontos das extremidades das folhas dos morangueiros ocorriam gotículas de água. Procurando informação a respeito do fenômeno, o agricultor descobre que isso é também observado em outras plantas herbáceas de pequeno porte.

Esse fenômeno fisiológico ocorre em condições de elevada umidade do ar e

a) escassez de sais minerais.

b) abundante suprimento hídrico.

c) abundante período de transpiração.

d) ausência de resistência estomática.

e) ausência de substâncias impermeabilizantes.

Resposta: [B]
A gutação ocorre quando a folhas expelem pequenas gotas de água por meio de estruturas chamadas hidatódios. Esse processo é facilitado quando há bastante água no solo, temperaturas amenas e uma atmosfera com alto nível de umidade.

Exemplo 2

(Enem PPL 2010) A produção de hormônios vegetais (como a auxina, ligada ao crescimento vegetal) e sua distribuição pelo organismo são fortemente influenciadas por fatores ambientais. Diversos são os estudos que buscam compreender melhor essas influências. O experimento seguinte integra um desses estudos.

O fato de a planta do experimento crescer na direção horizontal, e não na vertical, pode ser explicado pelo argumento de que o giro faz com que a auxina se

a) distribua uniformemente nas faces do caule, estimulando o crescimento de todas elas de forma igual.

b) acumule na face inferior do caule e, por isso, determine um crescimento maior dessa parte.

c) concentre na extremidade do caule e, por isso, iniba o crescimento nessa parte.

d) distribua uniformemente nas faces do caule e, por isso, iniba o crescimento de todas elas.

e) concentre na face inferior do caule e, por isso, iniba a atividade das gemas laterais.

Resposta: [A]
As auxinas são os hormônios responsáveis por promover o crescimento de tecidos como caule, folhas e frutos de forma apical e uniforme.

👉 Leia também:
Ciências da Natureza: conheça 10 estratégias de estudo