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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2005.tde-20052014-161150
Document
Author
Full name
Marcus Cima Ferraz
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2005
Supervisor
Committee
Prado, Carmen Pimentel Cintra do (President)
Carvalho, Ricardo Egydio de
Goldman, Carla
Title in Portuguese
Um modelo para a dinâmica de abertura e fechamento dos estômatos de uma folha.
Keywords in Portuguese
Fisiologia Vegetal
Formação de Padrões
Mecânica Estatística
Sistemas Dinâmicos Complexos
Abstract in Portuguese
Onde há luz suficiente ,os estômatos, pequenos poros localizados na superfície das folhas, com abertura regulável, tendem a abrir . Isto permite a absorção de C02 (e, portanto, a fotossíntese) , e a evaporação de água, que não pode, porém, ser excessiva. As plantas conseguem ajustar a sua abertura dos estômatos, otimizando a absorção de C02 e adequando-se, ao mesmo tempo, à disponibilidade de água no ambiente. Recentemente, inúmeras experiências mostraram que, ao contrário do que se supunha, a abertura de um estômato parece depender da interação deste com seus estômatos vizinhos. Sob estresse hídrico, o movimento de abrir e fechar, dos estômatos de uma região da folha, freqüentemente se sincroniza, formando padrões espaço-temporais persistentes. Este trabalho teve como objetivo o estudo da dinâmica desses padrões. Reproduzimos, num primeiro momento deste estudo, um modelo proposto por Haefner e colaboradores, para entender melhor o problema. Este modelo , no entanto, demonstrou ser ineficiente sob vários aspectos, ao contrário do que observam os autores. Novos modelos foram então propostos, com resultaados mais próximos aos observados nos experimentosque apresentam melhor concordância com os experimentos. Em particular, destacamos o Modelo de Veias Aleatórias com Histerese, que utiliza a hipótese da existência de um retardo e uma histerese no mecanismo de abertura e fechamento dos estômatos, com resultados que reproduzem a diversidade de comportamento da dinâmica estomática observada experimentalmente.
Title in English
A model for the dynamics of opening and closing of the leaf stomata.
Keywords in English
Complex Dynamic Systems
Pattern Formation
Plant Physiology
Statistical Mechanics
Abstract in English
When there is enough light, stomata - variable aperture pores distributed on plant´s leaves - tend to open. This mechanism allows the absorption of C02 (and so the reaction of photosynthesis) as well as the evaporation of water. The plant can adjust its stomatal aperture over time, in order to maximize C02 uptake with an water loss compatible with environmental conditions. Recently, many experiments have shown that the aperture of a single stomata depends on its interaction with the neighbors in an emergent complex behavior. Under water stress the opening and closing of stomata aperture often becomes synchronized in spatially extended patches, with a rich dynamical behavior. In this work we have studied this phenomena. We first reproduce a model proposed by Haefner and collaborators, in an attempt to better understand this phenomena. The model, however, has been unable to generate patches or an oscillatory behavior in the steady state, as claimed by th authors. We proposed then new models, that show better agreement with experiments. In a particular, the model called by us Randon Vein Model with Hysteresis was able to reproduce most of the behaviors observed in real leaves, including the formation of patches and an non-regular oscillations in the steady state.
 
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47086Ferraz.pdf (6.28 Mbytes)
Publishing Date
2014-05-20
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • FERRAZ, M. C., SOUZA, G. M., and PRADO, C. P. C. A model for patchy stomatal conductance in homobaric leaves [doi:10.6062/jcis.2009.01.02.0008]. Journal of Computational Interdisciplinary Sciences [online], 2009, vol. 1, p. 83-88.
  • PRADO, C. P. C., FERRAZ, M. C., and CAMELO NETO, G. Diffusion with Traps: Modelling Stomatal patchiness in a Leaf. In Modelling in Interdisciplinary Sciences: Biological, Geological and Related Phenomena, Paraty, 2005. Modelling in Interdisciplinary Sciences: Biological, Geological and Related Phenomena., 2005. Abstract.
  • PRADO, C. P. C., SOUZA, G. M., e FERRAZ, M. C. Condutância Estomática e a formação de padrões em folhas. In Reunião da Sociedade Paulista de Fisiologia Vegetal - SBFB-SP, Piracicaba, 2006. Livro de Resumos da conferencia., 2006. Resumo.
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