As plantas precisam de água para realizar a fotossíntese. É a água que transfere os seus elétrons e os prótons de hidrogênio H+ provenientes da dissociação de sua molécula, para as reações fotossintéticas que vão culminar com a fixação e a redução do CO², para a biosíntese de compostos orgânicos na forma de carboidratos.
Os elétrons e os prótons H+ provenientes da água entram no processo de fotossíntese através da fotólise da água.
A FOTÓLISE é a quebra oxidativa da molécula de água mediada pela ação da luz solar. Esse processo acontece no interior dos cloroplastos, onde ocorre a dissociação dos elementos constituintes de sua molécula.
A separação dos elementos que formam a água se dá pelo rompimento das forças eletroquímicas que os unem e que permitem a formação deste importante composto polar, essencial para o funcionamento da vida na Terra.
Então, a fotólise, além de gerar um fluxo de elétrons, dissocia os átomos de hidrogênio dos átomos de oxigênio estes últimos sendo liberados para a atmosfera.
Os elétrons provenientes da fotólise vão ser transportados por cofatores, que são aceptores específicos de elétrons.
Estes cofatores são enzimas que constituem uma cadeia transportadora de elétrons localizada nas membranas tilacóides dos cloroplastos.
O fluxo dos elétrons através da cadeia transportadora impulsiona um gradiente de prótons de hidrogênio H+, que serão usados na síntese de ATP, moléculas energéticas, que vão ser liberadas no estroma dos cloroplastos.
Também são formadas moléculas de NADPH pela redução de molécula de NADP ao longo do sistema.
O ATP e o NADPH são moléculas armazenadoras de energia e são elas que vão promover a fixação do carbono e a sua redução a carboidratos no Ciclo de Calvin.
O carbono inorgânico na forma de CO² é assimilado da atmosfera e entra nas plantas através de aberturas especiais denominadas estômatos, presentes em suas partes aéreas, principalmente as folhas.
A concentração de carbono não biológico na atmosfera na forma de CO² é extremamente baixa.
Apesar disso, a concentração de CO² na atmosfera é bem maior do que aquela presente nas células vegetais onde este gás é continuamente consumido pelas atividades fotossintéticas.
Assim, CO² se difunde da atmosfera para as folhas através dos estômatos com grande facilidade.
Inversamente, a água está presente em maior concentração nas folhas, de onde se difunde para a atmosfera onde sua concentração é menor, através dos estômatos, no processo de EVAPOTRANSPIRAÇÃO.
A evapotranspiração da água para a atmosfera ocorre concomitantemente à assimilação do dióxido de carbono, enquanto os estômatos estão abertos para a sua entrada nas células vegetais.
A diferença de concentração de CO² entre a atmosfera e as plantas é muito menor que a diferença de concentração de água entre as plantas e a atmosfera.
Isso significa que durante a fotossíntese, muito mais água sai das células vegetais do que entra gás carbônico para ser transformado em açúcares simples.
Assim, as plantas lançam em torno de 500 g de água para a atmosfera para cada grama de carbono assimilado durante a fotossíntese.
Isso constitui um problema que pode ser um fator limitante para as plantas, se as quantidades de água presentes no solo não forem suficientes para atender a essa alta demanda.
As plantas obtêm água do solo através das raízes. Pra tanto um conjunto de fatores precisa favorecer a entrada da água nas plantas.
A disponibilidade de água no solo, depende da capacidade do mesmo de retê-la entre suas partículas e também da regularidade do ciclo hidrológico, importante para a recarga dos aquíferos e para a manutenção da água nos interstícios capilares do solo.
Outro fator importante está relacionado às propriedades físicas do solo. Os solos são constituídos por diversos tipos de rocha alteradas por intemperismo, físico, químico e biológico.
Os solos são constituídos por partículas de granulometrias variadas como as areias, os siltes e as argilas, além de material orgânico particulado em diversas proporções.
Quanto mais finas forem as partículas de um solo, maior a sua área superficial total dada pela soma das áreas de suas partículas individuais.
Assim os solos mais finos possuem uma maior capacidade de retenção da água por causa de suas características que favorecem a interação com as moléculas de água através das propriedades de adesão e coesão próprias da mesma.
A água é uma molécula polar. Sua polaridade é dada pela presença de cargas elétricas provenientes das interações entre os seus elementos químicos e em função da sua conformação geométrica espacial.
Os solos finos, principalmente as argilas, possuem cargas elétricas que atraem as moléculas de água favorecendo a sua retenção no solo.
A água se liga mais fortemente às partículas do solo quanto mais perto da superfície dos seus grãos estiverem as suas moléculas.
A intensidade das forças que retêm a água em torno das partículas do solo é chamada POTENCIAL DE ÁGUA.
E a quantidade de água retida contra a gravidade pelo potencial de água é denominada CAPACIDADE DE CAMPO do solo.
O potencial de água do solo é medido em termos de unidades de pressão em atm, em valores negativos, podendo ser convertido em Mpa (megapascal).
Quanto maior o potencial de água do solo mais difícil é a sua disponibilização para a absorção pelas raízes das plantas, pois ele a retém mais fortemente.
Também potenciais de água muito baixos como aqueles verificados nos solos constituídos por grãos de maiores diâmetros como as areias por exemplo, retêm fracamente a água, fazendo com que a força da gravidade a puxe para as camadas inferiores dos solos, onde muitas vezes as raízes não a alcançam.
A maioria das plantas consegue absorver a água em solos com potencial de água em valores de no máximo até -15 atm que é O COEFICIENTE DE MURCHAMENTO do solo, quando a planta perde a sua turgidez ou seja, murcha.
A água contém muitas substâncias dissolvidas que são denominadas SOLUTOS. O conjunto de água mais os solutos é chamado de SOLUÇÃO.
A difusão das moléculas de água depende da concentração de solutos, pois ela se move de locais de baixa concentração em direção aos locais de alta concentração, até o ponto em que a concentração de solutos se equilibre ou seja se torne uniforme.
Mas as membranas celulares não são totalmente permeáveis. Algumas substâncias de grande peso molecular não conseguem atravessá-la. Isso mantém uma certa quantidade de solutos dentro da célula.
Além disso as membranas biológicas possuem aparato que permite o TRANSPORTE ATIVO de íons e outros solutos para dentro das células, mantendo assim uma concentração de solutos maior em seu interior.
A água se move e atravessa as membranas biológicas pelo processo de OSMOSE, que é a capacidade de atração da água para dentro das membranas conforme a quantidade de solutos no seu interior for maior.
Essa força de atração gerada pela diferença na concentração de solutos é chamada de POTENCIAL OSMÓTICO.
É o potencial osmótico que promove a atração das moléculas de água para o interior das células das raízes das plantas, contra as forças de atração das partículas do solo, ou seja, contra o potencial de água do solo e contra a gravidade.
Mas a água precisa chegar até às folhas, local onde ela participa ativamente dos processos de fotossíntese. Em árvores de grande porte precisa vencer um longo caminho para chegar até às folhas e os ramos superiores.
Bom, existe para isso um sistema que “bombeia” a água para cima possibilitando que ela chegue até a parte superior nas plantas.
Isso é explicado pelas características de coesão e adesão da água, que mantém suas moléculas unidas entre si e aderidas às paredes do recipiente que a contém.
Outra explicação é a capilaridade, a capacidade da água de ascender através de vasos finos, também chamados de capilares, como os vasos do xilema que faz parte do sistema de condução de substâncias das plantas vasculares.
Ainda outro mecanismo poderoso promove a subida da água. Esse mecanismo é a evaporação da água durante o processo de transpiração através das células vegetais.
Isso acontece durante a abertura dos estômatos, orifícios apropriados para as trocas gasosas presentes em todas as partes aéreas das plantas, principalmente nas folhas como já foi explicado.
A evapotranspiração da água pelos estômatos gera um potencial de água nas folhas mais negativo, excedendo bastante o potencial osmótico das raízes, o suficiente para “puxar” a água para cima fazendo-a vencer também a força da gravidade e a resistência dos elementos do xilema.
Bibliografia
RICKLEFS, Robert E. A Economia da Natureza. 5ª ed. Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 2009. 503 p.
ODUM, Eugene P. Ecologia. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan S.A, 1988. 434 p.
