STRESUL HIDRIC

Tematica cursului

Stresul hidric la plante Efecte stresului hidric asupra cresterii metabolismului azotului la plante fotosintezei (Plante C3, C4, CAM) Mecanisme de evitare a stresului hidric la plante Excesul de apa la plante

Stresul hidric la animale

Stresul hidric la nivel supraindividual

I.1. Stresul hidric la plante

Stres moderat (deficit apa 10-20%); stres sever (+20%); deshidratare (+50%)

Stadiul de dezvoltare al plantei moment critic - dezvoltarea reproductiva

Durata stresului hidric – > modificari reversibile ireversibile

Toate procesele metabolice depind de cantitateade apa din tesuturi

Efecte stresului hidric asupra cresterii, dezvoltarii si calitatii plantei

concentrarea macromoleculelor →modificari ultrastructurale

↓ turgescentei ⇨ inchiderea stomatelor⇨ reducerea transpiratiei, respiratiei, fotosintezei

↓ volumului celular-> reducerea frunzei-> a capacitatii fotosintetizante

alterarea relatiilor spatiale plasmalema-organite celulare

↓ ritmului de crestere al celulelor, alungirea tulpinii

stomata

Efecte stresului hidric asuprametabolismului azotului la plante

Reducerea nitratilorin xilem Afecteaza sintezaproteinelor Reducereacitokinelor

Efectele stresului hidric asuprafotosintezei

Compromis intre reducerea pierderii de apa siefectuarea schimburilor gazoase cu atmosfera(plantele utilizeaza aceiasi cale = stomatele)

Scaderea suprafetei fotosintetizanteInchiderea stomatelor

↘transpiratiei, ↘absorbtiei CO2 => ↘ fotosintezei

Fotosinteza

Ciclul Calvin = principala cale de fixare a CO2

3 faze: Carboxilare –fixarea CO2 de catre ribulozodifosfat(RuDP) prin activitatea RuDP carboxilazei Faza reductiva Faza de regenerare a acceptorului de CO2

Primul produs al fotosintezei = Acidul fosfogliceric (3 atomi C => ciclul C3)

Diferente ale structurii frunzelor → diferente metabolice => Plante de tip C3, C4 si CAM

C3

Etapa decarboxilare

Etapa reductiva

Regenerareaacceptoruluide CO2

Caracteristicile fotosintezei la plantele de tip C3 (grau, orz, cartofi)

Fixarea CO2 in prezenta luminii

Predomina activitateaRuDP carboxilazei

Rezulta fosfoglicerat(3 atomi C (ciclulCalvin)

Fixarea CO2 sisinteza carbohidratilorau loc in acelasi loc(aceiasi zona foliara)

au dezvoltat un pas preliminar; convertirea fosfoenolpiruvatin acid oxaloacetic (PEP →AOA)

PEP carboxilaza – afinitate si viteza mai mare de fixare a CO2 Separarea fixarii carbonului de sinteza carbohidratilor (mezofilsi fascicul vascular)

Avantaje: Sunt capabile sa supravietuiasca in regiuni aride datoritaratelor scazute ale fotorespiratiei Reducerea pierderilor de apa Au evoluat la tropice si sunt adaptate la temperaturi inalte Xerofile si halofile (necesita Na+)

Caracteristicile fotosintezei la plantele de tip C4 (porumbul, trestia de zahar, plantele din regiunile

tropicale)

Plantele suculente (CAM)(Crassulacean Acid Metabolism): cactusi, orchidee, ananas,

agave, unele ferigi

strategie metabolica adaptata la medii aride cu temperaturiextreme au stomate inchise ziua/ deschise noaptea cand fixeaza CO2 →pierd mai putina apa PEPcarboxilaza-rol predominant fixarea CO2 se face in acelasi loc, dar la intuneric

Frunze carnoase - cantitati mari de apa Varietati morfologice (ex. plante afile,tulpina acoperita spini, solzi)

I.2. Mecanisme de evitare a stresului hidric la plante

Cresterea si reproducerea in perioadeleploioase, latenta pe timp secetos (seminte)

Deschiderea stomatelor doar noaptea Feedback hidrostatic al deschiderii

stomatelor, dublat de concentratia CO2 (stomatele se inchid dupa 40 zile de seceta; se deschid dupa 7 luni)

Rasucirea frunzelor => modificareaunghiului de incidenta a luminii ↘ 70% transpiratia

Reducerea mugurilor, caderea frunzelor Alungirea sistemului radicular Habitate intermediare

Cactacee

Accacia

Agave victoria

Lofofora willi

Ingrosarea cuticulei (impermeabila) si cresterea rezistenteicuticulare strat de ceara - reflectie dezvoltarea de perisori asimilatia clorofiliana este preluata de tulpina verde, latita

I.3. Excesul de apa la plante

Mecanism de aparare: gutatia Toleranta la inundatii – prin

inactivitatea radacinilor Inundarea

stomatelor → inchidere → conductantasi translocarea scad cu 30-40% in 24 ore); se redeschid dupa 6-10 zile

radacinilor => moartea

10-30% spatii poroase in sol => in malstini / de-a lungul tarmurilor

Crearea unui mediu anaerob(difuzia oxigenului in apa esteredusa - 10-4 fata de aer)

II. STRESUL HIDRIC LA ANIMALE

Deshidratarea Privarea de apa - moartea in 5-7 zile Animalele suporta o pierdere a greutatii corporale de

pana la 50%, Hemoconcentratie Perturbarea sistemul termoreglator => soc termic =>

moarte Modificari ale metabolismului hidromineral ↘ rezistentei la infectii virale si bacteriene Enzootii

holera, gaini – slabiciune, deplasare greoaie, ↘ apetitului, leziuni ale pipotei si duodenului,moarte

Compozitia chimicanecorespunzatoare a apei

Cloruri, nitrati => encefalomalacie(ramolisment cerebral)

Nitriti, nitrati => perturba schimburilecelulare, sindrom entero-hepato-renal(boala crestei albastre)

Exces de saruri minerale (sulfat Cu, Mn, Fe) => favorizeaza leucozele (la bovine, iepuri, pasari)

Leucoza iepuri: nodulii limfatici mariti

Bugetul de apa

Cai de pierdere a apei: Evaporare Suprafata corpului Suprafata respiratorie

Excretie/secretie Fecale Urina Alte excretii/secretii

Cai de castigare a apei: Apa de baut/ din

alimente solide Apa de imbibatie Apa din mancare

Aportul prin tegument Din apa Din aer

Apa metabolica

apa pierduta = apa castigata

III.1. Stresul hidric la nivelsupraindividual

Rezervele de apa ale ecosistemului Pot deveni + / - Reprezentate de:

Apa capilara Apa gravitationala Apa inmagazinata in masa vegetativa (3/4 masa verde, ½

masa lemnoasa)

Oscilatii anuale Zona temperata

Toamna - min Primavara - max

Zona arida Sezonul ploios (saptamani) → exces apa in sol

Oscilatii zilnice

Distributia precipitatiilor neuniforma Padure/camp

Parte din apa de precipitatii – retinuta de masavegetala → evaporare

La baza trunchiurilor de fag de 1.5% mai multaapa decat in camp deschis

Pierderile de apa prin interceptie Padurile de conifere – 20% Padurile de foioase – 30% Padurile tropicale – 50-70%

Evapotranspiratia depinde de masa vegetala si de aprovizionarea cu

apaCampii Plante erbacee Paduri

Circuitul apei in ecosistem