Fisiología Vegetal TEMA 2 - Absorción Y Transporte DEL AGUA POR LAS Plantas PDF

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Profesor: Jesus Rexach...

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FISIOLOGÍA VEGETAL TEMA 2: ABSORCIÓN Y TRANSPORTE DEL AGUA POR LAS PLANTAS Mecanismos de absorción y transporte de agua Se observaron dos mecanismos mediante un experimento. Con un potómetro, consistente en un recipiente de agua cerrado unido a un tubo fino con una burbuja de aire, se introdujo una planta a la que se le cortó la raíz. Al cabo de un tiempo, se observó pérdida de agua, debida a que es la planta la que pierde el agua, al estar el potómetro cerrado, en forma de vapor de agua por las hojas (transpiración). La burbuja del tubo fino se mueve debido a la presión negativa que genera la pérdida de vapor de agua en la planta (tensión) que se transmite a la burbuja y hace que ésta se mueva. Así se demostró el mecanismo de transpiración–tensión– cohesión. El agua que se pierde por las partes aéreas se absorbe por la raíz. Se cortó la planta para utilizar la raíz esta vez, no el vástago. Si la raíz se encuentra en condiciones aeróbicas (con O 2) y en presencia de nutrientes, se observa que en la zona donde se ha cortado la planta se segrega una cantidad de H2O debido a que algo empuja el H2O hacia arriba (la presión de raíz). Se demostró así el mecanismo de presión de raíz. Mecanismo de TRANSPIRACIÓN–TENSIÓN–COHESIÓN La energía calorífica del Sol evapora el agua retenida en los microporos de las paredes celulares del mesófilo de las hojas. La evaporación se produce a favor del potencial hídrico. Así, el H 2O en estado gaseoso pasa a los espacios aéreos en las hojas y sale hacia la atmósfera gracias al bajo potencial hídrico de la atmósfera. La pérdida de agua de las células del mesófilo hace que disminuya el potencial hídrico de éstas, por lo que el H2O volverá a entrar en ellas para volver a salir. Se crea de esta forma un gradiente de potenciales hídricos en toda la planta, desde el suelo hasta la atmósfera (Ψatmósfera=–30Mpa, Ψhoja=–3Mpa, Ψtallo=–1,5Mpa, Ψraíz=–0,3Mpa, Ψsuelo=–0,03Mpa). La pérdida de agua del xilema (tubo de células con diámetro muy pequeño) hará que el agua ascienda por él debido a la tensión/presión de raíz, provocando la entrada de H 2O desde el suelo hacia la raíz a favor del potencial hídrico. La fuerza de cohesión del agua permite que se transmitan las tensiones molécula a molécula, haciendo que el proceso sea continuo.

Importante: al usar la energía calorífica, este proceso no requiere de energía metabólica por parte de la planta, por lo que es un mecanismo de transporte pasivo. Siguiendo la imagen, primero se evapora el agua de los espacios aéreos intercelulares. Después, se evapora el agua de las paredes de las células del mesófilo. Una vez que se va evaporando el agua, llega un momento en el que una pequeña cantidad de agua queda en los intersticios de la pared. Debido a la elevada tensión superficial, se forma una curvatura en el agua, formando un menisco. Cada vez el radio del menisco irá siendo menor al evaporarse el agua, por lo que se crea una tensión (presión negativa) directamente proporcional a la tensión superficial e inversamente proporcional al radio del menisco. La presión en las paredes hace que disminuya el potencial hídrico porque disminuye el potencial de presión que se transmite a las demás células hasta llegar a los inicios del conducto del xilema. Así, cuanto menor sea el radio de curvatura que origina las presiones, más negativas serán las tensiones (P = –2T/r). Consecuencia del mecanismo: Cavitación La cavitación o embolismo consiste en que un conducto se obstruye. Se forman bolsas de aire (burbujas) dentro de los conductos del xilema. Esto ocurre porque la tensión hace que se rompan las moléculas de agua, haciendo que éstas pasen a estado gaseoso, formándose así la burbuja. Las moléculas de agua gaseosa, al no tener gran fuerza de cohesión, se expanden formando una gran bolsa. Así, el agua se encuentra un burbuja de aire que le impide pasar, haciendo que la planta pueda llegar a morir si no se corrige este problema. Hay tres fenómenos que evitan la cavitación: 

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El agua busca otro camino atravesando los haces vasculares horizontalmente a través de las punteaduras. El agua gaseosa no tiene la tensión superficial suficiente para atravesar las punteaduras, por lo que solamente pasarán por ellas las moléculas de agua líquida. De noche, la transpiración es baja. Las tensiones disminuyen y aumenta el potencial de presión, consiguiéndose que se disuelvan algunas burbujas de aire, eliminándolas. Esto ocurre en plantas pequeñas. Se pueden disolver también gracias a la presión de raíz. Se da en plantas pequeñas En plantas más grandes ( leñosas), al darse el crecimiento en grosor, se origina un nuevo xilema secundario que será activo antes de que el xilema viejo deje de serlo, evitándose así el proceso de cavitación.

Mecanismo de PRESIÓN DE RAÍZ En el xilema existe una presión positiva que proviene de la raíz, empujando el agua hacia arriba. En este mecanismo se requiere energía metabólica, por lo que hacen falta células vivas que generen ATP, a diferencia del otro mecanismo que puede darse con células de la raíz vivas, muertas, o incluso sin raíz. El origen de este mecanismo reside en el transporte activo de iones desde el suelo (se acumulan en células del xilema) hasta el interior de la raíz. La acumulación de solutos hace que el potencial de soluto sea más negativo y que el potencial hídrico, por tanto, disminuya haciéndose inferior al del suelo. Eso genera la fuerza necesaria para que se absorba agua por la raíz. Los valores de presión de raíz son inferiores a 0,1 MPa normalmente, aunque en condiciones óptimas (la planta esté bien aireada y regada y se dé baja transpiración) puede llegar a alcanzar valores de 0,5 MPa. Esto es eficaz en plantas de porte pequeño.

Consecuencia del mecanismo: Gutación Consiste en la exudación de agua en forma líquida a través de los hidatodos situados en los bordes y ápice de las hojas. Los hidatodos son estomas acuíferos situados frente a los conductos del xilema de las hojas (de los nervios de las hojas). Se forman por un tipo de células parenquimáticas llamadas células epitémicas, que no presentan clorofila y segregan agua en forma líquida. Los hidatodos, junto a las células oclusivas, forman el hidatodo epitémico.

Los dos mecanismos tienen en común  

Hay transporte de agua en forma líquida a través del xilema y en sentido ascendente (células huecas que son las que oponen menor resistencia al transporte). Se lleva a cabo a favor del potencial hídrico, de mayores a menores, debido en un caso a la tensión y en otro caso a la presión positiva creada por el agua....