Leonardo Assad Aoun comentou em: 05/06/2022 19:23

O movimento da água do solo para a planta e da planta para a atmosfera - Prof. José Donizeti Alves

O movimento da água do solo para a planta e da planta para a atmosfera

Prof. José Donizeti Alves

Indispensável dizer que a água é fundamental para a manutenção da vida. O desequilíbrio do clima; passando por seca extrema ao alagamento e por calor escaldante ao frio congelante; será cada vez maior e mais frequente e trará grandes problemas ao uso racional da água para os cultivos. Na planta, a água atua em praticamente todos os processos fisiológicos e bioquímicos e com o clima em desequilíbrio, ela é determinante para a produção de alimentos nos trópicos. Portanto, é importante conhecer mais de perto algumas propriedades da água, principalmente àquelas relacionadas com o transporte a curta (entre células) e a longa (solo-planta-atmosfera) distância. Pensando nisso, esse texto é uma contribuição à engenheiros agrônomos, técnicos, consultores e cafeicultores que estudaram esse assunto dentro da disciplina Fisiologia Vegetal. E por saber que muitos desses profissionais não debruçam sobre esse assunto há muito tempo, no lugar de ficar citando princípios de termodinâmica, no qual os conceitos se baseiam, vou tentar escrever da maneira mais prática possível a todos. 

Para ilustrar, vamos supor um ambiente com água pura e, submerso nesse líquido, uma bexiga (com membrana seletiva), contendo uma solução de água mais solutos (sais inorgânicos ou compostos orgânicos). De início a água moverá para dentro da bexiga. Depois de um determinado tempo, esse movimento cessa. Que propriedades da água determinam o quanto e com qual velocidade a água se moverá e quando esse movimento cessará? 

Para explicar o movimento da água entre dois sistemas (locais) inicialmente temos que diferenciar os tipos de água. Veja que acima eu me referi a água como sendo pura, que também recebe a denominação de água livre. Como na natureza, dificilmente lidamos com sistemas compostos por água pura, pois, na maioria dos casos, existem solutos dissolvidos na solução aquosa, seja no solo ou na planta, denominamos a água que está em contato íntimo com outras substâncias, de água conjugada e para alguns, água ionizada. 

A água pura ou livre é formada unicamente por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H2O) e nada mais. Tendo em vista que o átomo de oxigênio é extremamente negativo, ele tende a atrair os elétrons dos átomos de hidrogênio, ficando com uma carga parcial negativa (∂-), enquanto cada um dos átomos de hidrogênio, fica com uma carga parcial positiva (∂+). Por isso dizemos que a água pura é uma molécula polar ou dipolo, cujas cargas lhe conferem a mais alta energia de reação. 

Para estimar o  movimento da água, normalmente utilizamos o estado de energia da água num determinado local, comparado ao da água pura. Como a água pura é o estado que comporta maior energia, convencionou-se adotar o valor para seu potencial químico (µágua pura) como sendo 0  MPa (zero mega Pascal), correspondente ao valor máximo. Daí subentende-se que todos os outros valores de potencial hídrico da água conjugada (µágua conjugada) é menor que zero, ou seja, negativo (-0,1, -0,2, ... -1,0 ...-2,0 ... MPa). A diferença entre os potenciais da água indicará a direção do seu movimento. 

A água  pura por conter cargas parciais, negativa e positiva tem a capacidade de interagir com cátions (+) e ânions (-), com moléculas orgânicas carregadas negativa ou positivamente e com substâncias polares em geral, tornando-se em água conjugada. Quando a água livre fica em contato com qualquer uma dessas substâncias eletricamente carregadas (soluto), ocorre espontaneamente uma interação entre elas de modo que  a parte carregada de uma molécula do soluto atrai eletricamente um dos polos da água formando em volta dessa molécula, uma camada de hidratação. 

Cátions tais como H+, Na+ , K+ e Ca2+ tornam-se hidratados devido a sua atração pelo oxigênio (negativo) em uma das extremidades da molécula de água. Do mesmo modo, superfícies de argila carregadas negativamente atraem a água, através do hidrogênio    (positivo)   nas   outras   extremidades   da  molécula.    Neste estado     de 

arranjamento conjugado, as interações eletrônicas com estes solutos diminuem o potencial químico da água a um patamar menor que o da água pura (µágua conjugada <  µágua pura). Neste estado, a água conjugada tem sua movimentação restrita uma vez que, a presença de solutos, reduz a liberdade de movimento das moléculas de água. Neste caso, o valor do potencial químico da água conjugada, como disse acima,  será negativo ou menor que zero. O movimento osmótico da água pura através de uma membrana semipermeável em direção a uma solução, como descrito anteriormente, é uma evidência do menor estado de energia da água na solução. Isso deixa claro que a direção do movimento da água depende dos valores de potencial químico entre os dois pontos. Sempre do maior para o menor e sempre do estado de maior para o de menor energia.

A constatação de que a água sempre se moverá de uma zona de maior potencial químico onde ela está mais livre ou com maior atividade, para a de menor potencial, onde predomina maior quantidade de solutos osmoticamente ativos, ajuda a entender as seguintes situações: (i) o movimento da água de um ponto do solo de maior umidade para outro de menor umidade, como no caso da irrigação por gotejamento; (ii) o movimento da água de um solo úmido para dentro de uma raiz;  (iii) o movimento da água que se encontra dentro da folha, para as gotas que depositaram sobre essa mesma folha,  em uma pulverização foliar com elevadas concentração de solutos, provocando a dessecação e queima da folha; (iv) o movimento de água do caule de uma planta para o adubo que foi colocado em contato íntimo com ele, provocando nessa região um anelamento, que pode interromper o movimento solo-planta da água, (v) o movimento de água da raiz para o solo muito concentrado em adubo, desidratando e matando as radicelas; (vi) a desidratação da folha devido a perda da água para a camada de gelo que se forma sobre ela com as geadas;  (vii) em todas as ocasiões onde houver um ponto menos concentrado em solutos para o mais concentrado. Exemplos fora do campo agronômico: sal sobre as lesmas, retira a água do corpo desse molusco, matando-a por dessecação; sal dentro do saleiro, tal qual um saco de adubo aberto, é um verdadeiro mata-borrão, atraindo as gotículas de água que estão no ar e por isso mesmo endurece esse sal; etc. Em todas estas situações o solvente que é a água, vai se movimentar de uma fase menos concentrada em solutos para a mais concentrada em solutos e este movimento cessa quando os dois potenciais químicos se igualam. 

Quando há disponibilidade de água no solo, ela se movimenta, por difusão, do solo para a planta e da planta para a atmosfera, no sistema contínuo solo-planta-atmosfera. O princípio básico que governa  a retenção e a movimentação de água nesse sistema é o mesmo, ou seja, a diferença de energia potencial da água entre eles. Desse modo, o movimento de água do solo até as raízes, das raízes para as folhas e das folhas à atmosfera, obedecerá a ordem decrescente de potencial desde o solo até a atmosfera, ou seja, do maior para o menor (µágua solo > µágua planta > µágua atm).

A transpiração é o principal processo que gera o movimento da água no sistema solo-planta-atmosfera. No campo, quando a umidade do ar está baixa,  a folha perde água (pela transpiração) e repõe a água da atmosfera. Com a perda de água da planta para a atmosfera, há uma redução do potencial da planta, que se torna mais negativo que o do solo, criando um gradiente para que haja o fluxo de água do solo para as raízes.  Veja na figura que a água move-se de um potencial mais alto para um potencial mais baixo. 

Vale lembrar que o potencial químico da água num sistema, varia em sentido oposto ao do potencial químico do soluto que compõe o sistema. Assim, a água, por conter maior energia livre por mol, sempre se movimentará de uma fase em que esteja mais pura e livre para outra onde haja maior quantidade de solutos. Já o soluto vai se movimentar de uma fase mais concentrada, de maior potencial químico, para outra fase menos concentrada, de menor potencial químico.  Isso, no entanto, é assunto para outro texto. 

Prof. José Donizeti Alves
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