Calculadora de Potencial Hídrico - Ferramenta Gratuita de Soluto e Pressão

O que é potencial hídrico?

Uma calculadora de potencial hídrico determina o potencial hídrico total (Ψw) de uma célula vegetal ou solução somando seu potencial de soluto (Ψs) e seu potencial de pressão (Ψp). O potencial hídrico mede a tendência da água de se deslocar de um lugar para outro. Ele é expresso em megapascais (MPa), uma unidade de pressão.

A água sempre se move de uma região de maior potencial hídrico para uma região de menor potencial hídrico. Essa regra única explica como a água entra nas raízes das plantas, sobe pelos caules e sai pelas folhas.

A fórmula do potencial hídrico

A fórmula usada pela calculadora é:

Ψw = Ψs + Ψp

• Ψw: potencial hídrico, em MPa
• Ψs: potencial de solutos (também chamado de potencial osmótico), em MPa
• Ψp: potencial de pressão, em MPa

A água pura sob pressão atmosférica tem potencial hídrico de 0 MPa. Esse valor é o ponto de referência. Substâncias dissolvidas e a pressão física elevam ou reduzem esse valor.

Componentes do potencial hídrico

Potencial de soluto (Ψs)

O potencial de solutos mede o efeito das partículas dissolvidas, como açúcares ou sais, sobre a energia da água. As partículas dissolvidas atraem e retêm moléculas de água, o que reduz a energia livre da água. Por isso, o potencial de solutos é sempre zero ou negativo. Uma solução diluída tem um valor próximo de 0 MPa. Uma solução concentrada chega a valores bem mais baixos. A água do mar tem uma pressão osmótica de cerca de 2,5 MPa, o que significa um potencial de solutos de cerca de -2,5 MPa.

Potencial de pressão (Ψp)

O potencial de pressão mede a pressão física sobre a água. Dentro de uma célula vegetal saudável e hidratada, o conteúdo celular empurra para fora contra a parede celular. Isso se chama pressão de turgor e produz um potencial de pressão positivo, geralmente em torno de +0,6 a +0,8 MPa e de até cerca de +1,5 MPa em uma planta bem irrigada. Nos tubos condutores de água de uma planta (o xilema), a água costuma ser puxada, e não empurrada. A evaporação nas folhas pode criar uma tensão de cerca de -2 MPa na superfície foliar, valor que varia conforme a secura do ar.

Como calcular o potencial hídrico

1. Meça ou obtenha o potencial de soluto da amostra, em MPa. Esse valor geralmente é negativo ou zero.
2. Meça ou obtenha o potencial de pressão da amostra, em MPa. Esse valor pode ser positivo, negativo ou zero.
3. Some os dois números. A soma é o potencial hídrico, Ψw.

A calculadora faz essa soma automaticamente assim que os dois valores são inseridos.

Exemplo de cálculo

Uma amostra de folha tem potencial de soluto de -0,7 MPa e potencial de pressão de +0,4 MPa.

Ψw = Ψs + Ψp Ψw = -0,7 + 0,4 Ψw = -0,3 MPa

O potencial hídrico da folha é -0,3 MPa. Colocadas em água pura (0 MPa), as células da folha ganhariam água, porque a água se desloca em direção ao maior potencial. Colocadas em contato com água do solo a -0,5 MPa, as células da folha perderiam água, porque -0,5 MPa é menor que -0,3 MPa.

Um segundo exemplo: uma célula tem Ψs = -1,8 MPa e Ψp = +0,5 MPa.

Ψw = -1,8 + 0,5 = -1,3 MPa

Interpretação do resultado

Um potencial hídrico mais negativo significa que a água está sob maior estresse e exerce uma atração mais forte sobre a água ao redor. Um valor menos negativo ou positivo significa que a água está mais livremente disponível. Quando Ψs e Ψp são iguais e de sinais opostos, como -0,5 MPa e +0,5 MPa, o total é 0 MPa, o mesmo da água pura. Uma célula assim fica totalmente firme e não ganha água da água pura. No outro extremo, quando o potencial de pressão cai a 0 MPa, o potencial hídrico é igual ao potencial de solutos. As folhas murcham à medida que o potencial de pressão se aproxima de 0 MPa. Se a perda de água continua além desse ponto, a membrana celular se desprende da parede celular, uma condição chamada plasmólise.

Unidades do potencial hídrico

Megapascais (MPa) são a unidade padrão na fisiologia vegetal moderna. Duas outras unidades aparecem em literatura mais antiga ou relacionada:

• Bars: 1 bar = 0,1 MPa
• Quilopascais (kPa), comuns na ciência do solo: 1 MPa = 1.000 kPa

Por que o potencial hídrico é importante

O potencial hídrico explica vários processos comuns das plantas. As raízes absorvem água quando o potencial hídrico da raiz é menor que o do solo ao redor. As folhas murcham quando não conseguem manter um potencial hídrico baixo o bastante para manter suas células firmes. Pesquisadores usam o potencial hídrico para comparar a tolerância de diferentes variedades de cultivo à seca, e os responsáveis pela irrigação o usam para decidir quando um campo precisa de água. Quanto mais baixo cai o potencial hídrico de uma planta, maior é o estresse hídrico a que ela está submetida. As faixas saudáveis variam conforme a espécie e a hora do dia.

Como a fórmula combina apenas o potencial de soluto e o potencial de pressão, ela abrange os componentes mais relevantes para células vegetais e soluções simples. O potencial hídrico do solo também inclui o potencial matricial, que descreve a água ligada às partículas do solo, e é deixado de fora desse cálculo simplificado de dois termos.

Perguntas frequentes

O que é potencial hídrico em termos simples? É uma medida da intensidade com que a água de um sistema tende a se mover. A água flui do maior para o menor potencial hídrico, de modo parecido com o calor, que flui do quente para o frio.

Qual é a fórmula do potencial hídrico? Ψw = Ψs + Ψp, em que Ψw é o potencial hídrico, Ψs é o potencial de solutos e Ψp é o potencial de pressão. Os três são medidos em megapascals.

Por que o potencial de solutos costuma ser negativo? As partículas dissolvidas se ligam às moléculas de água e reduzem a quantidade de água livre disponível para se mover, o que diminui a energia da água. Valores zero ou negativos são típicos; o potencial de solutos nunca é positivo.

O potencial hídrico pode ser positivo? Sim, quando o potencial de pressão é positivo e maior que o módulo do potencial de solutos negativo. Por exemplo, Ψs = -0,3 MPa e Ψp = +0,5 MPa resultam em Ψw = +0,2 MPa. A calculadora aceita esses valores e retorna a soma positiva.

Qual é a diferença entre potencial hídrico e teor de água? O teor de água é a quantidade de água presente. O potencial hídrico indica o quanto essa água está disponível para se mover. Dois solos podem conter a mesma quantidade de água e ter potenciais hídricos muito diferentes, porque a textura do solo afeta a firmeza com que a água é retida.

Esta calculadora considera o potencial mátrico do solo? Não. Ela soma apenas o potencial de solutos e o potencial de pressão, o que é preciso para células vegetais e soluções simples. O potencial hídrico do solo não saturado também depende do potencial mátrico, que exige medição separada.

Referências

1. OpenStax. Biology 2e, 30.5 Transport of Water and Solutes in Plants. Transporte de água e solutos nas plantas — a água se move do maior para o menor potencial hídrico; a água pura tem 0 MPa; o potencial de solutos é negativo em uma célula e zero na água pura; potenciais de pressão de cerca de 0,6 a 0,8 MPa, de até 1,5 MPa; cerca de -2 MPa de tensão na superfície foliar; o potencial de pressão se aproxima de 0 MPa no ponto de murcha.
2. Harvard Medical School, BioNumbers. Osmotic pressure of sea water (BNID 108541). Pressão osmótica da água do mar — a água do mar tem uma pressão osmótica de cerca de 2,5 MPa, segundo Nobel, Physicochemical and Environmental Plant Physiology.
3. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI (Special Publication 811), Appendix B.8. Fatores de unidades listadas em ordem alfabética — 1 bar = 100 kPa = 0,1 MPa.
4. OpenStax. Biology 2e, 5.2 Passive Transport. Transporte passivo — em uma célula vegetal que continua perdendo água, a membrana celular se desprende da parede celular; isso é a plasmólise, e a planta perde a pressão de turgor e murcha.