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9 La obtención del alimento en los vegetales

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PUNTO DE PARTIDA: ¿Sabías que la base de la alimentación humana se encuentra en un reducido númerode plantas?

El maíz, el trigo y el arroz son la base de la alimentación de muchas poblaciones humanas y su consumoestá extendido por todos los continentes; además, las plantas se utilizan para la alimentación de losanimales, que posteriormente serán consumidos por las personas.

a) ¿Qué tipo de nutrientes aportan los alimentos hechos a base de plantas?

b) ¿Por qué los animales necesitan consumir materia orgánica ya formada?

c) Nombra algunos alimentos de consumo habitual que estén hechos con cereales.

a) Los nutrientes son las sustancias químicas que forman los alimentos y que tienen alguna función en elorganismo. Por su naturaleza química los nutrientes se clasifican en: glúcidos, lípidos, proteínas, vitaminas, aguay sales minerales. Los alimentos hechos a base de plantas aportan, en mayor o en menor cantidad, todos losnutrientes enumerados anteriormente.

b) Efectivamente, los animales necesitan consumir materia orgánica ya formada, puesto que son organismosheterótrofos y por tanto incapaces de transformar la materia inorgánica en materia orgánica.

c) Muchos de los alimentos que consumimos habitualmente están hecho con cereales, por ejemplo: pan, galletas,pasta, arroz, todos los derivados del maíz, etc.

1. Los organismos autótrofos pueden ser de dos tipos: fotosintéticos y quimiosintéticos. ¿Qué criterio se hautilizado para esta clasificación? Pon ejemplos concretos de organismos que sean de uno o de otro tipo.

El criterio utilizado para la clasificación de los organismos autótrofos en fotosintéticos y quimiosintéticos es el tipode energía utilizada; así los fotosintéticos utilizan la luz, mientras que los quimiosintéticos emplean la energíaliberada durante la oxidación de diversos compuestos inorgánicos.

Son organismos fotosintéticos: todas las plantas, las algas y algunos grupos de bacterias.

Son organismos quimiosintéticos: algunas bacterias que oxidan compuestos como el amoníaco (bacteriasnitrosificantes y nitrificantes) o el ácido sulfhídrico (sulfobacterias).

Maíz. Trigo. Arroz.

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2. ¿Es lo mismo nutrición que alimentación?

No se pueden considerar nutrición y alimentación como términos equivalentes. La alimentación es un procesomediante el cual los organismos toman del medio externo los alimentos necesarios para su supervivencia. De losalimentos obtienen los nutrientes, que van a ser la fuente de materia y de energía. Nutrición es un proceso máscomplejo que implica el intercambio de materia y energía con el medio.

3. ¿Qué le pasaría a una planta si se la regara con agua salada?

La planta perdería agua en lugar de ganarla. El agua entra en la raíz por un proceso de ósmosis, debido a que ensu interior existe una mayor concentración de solutos que en el exterior; dicho de otra manera, el interior de la raízes hipertónico con respecto del exterior, que es hipotónico.

Si se riega con agua salada la concentración de solutos en el exterior de la raíz incrementa, de tal manera que elexterior es hipertónico con respecto del interior, que es hipotónico. Esta diferencia en la concentración de solutosprovoca que el agua salga de la raíz en lugar de incorporarse a su interior.

4. Describe los mecanismos que existen para que los vegetales incorporen los nutrientes a su interior.

Los nutrientes que necesitan las plantas para realizar las funciones de nutrición son: agua, sales minerales,oxígeno y dióxido de carbono.

– El agua penetra en la raíz mediante un proceso de ósmosis, ya que en su interior existe una mayorconcentración de solutos que en el exterior.

– Las sales minerales, que también se incorporan a través de la raíz, lo hacen por transporte activo. Este sistemaimplica un consumo de energía y se realiza en contra de un gradiente de concentración. En este transporteintervienen unas proteínas especializadas llamadas transportadoras.

– El oxígeno, necesario para la respiración celular, y el dióxido de carbono, necesario para la fotosíntesis, seincorporan a las plantas a través de los estomas.

5. ¿Qué es la endodermis? ¿Dónde se encuentra? ¿Qué función realiza?

Es la capa más interna del parénquima cortical de una raíz. Está formada por una capa de células que no dejanespacios intercelulares entre ellas. Presenta un engrosamiento de suberina (sustancia impermeable al agua)denominado banda de Caspari.

La endodermis condiciona la entrada de los nutrientes en la raíz, debido al engrosamiento de suberina. Laexistencia de esta banda condiciona el paso del agua y de las sales disueltas, que para atravesar las célulasendodérmicas deben hacerlo a través de la membrana plasmática.

6. De las dos modalidades de entrada de nutrientes en la raíz, ósmosis y transporte activo, ¿cuál de ellasrequiere consumo de ATP? Razona la respuesta.

Es el transporte activo el proceso que requiere un consumo de ATP, ya que es una modalidad de transporte através de las membranas plasmáticas que se efectúa en contra de un gradiente de concentración y para salvareste gradiente se necesita aportar energía, que se libera cuando el ATP (adenosín trifosfato) se transforma en ADP(adenosín difosfato).

7. Transporte de agua por un tubo de pequeño calibre.

Observa la figura y contesta:

a) Al introducir los tubos en el agua, ¿subirá el agua através de ellos? Razona la respuesta y si es afirmativaexplica por cuál subirá más.

b) ¿Por qué el agua asciende por el interior de un tubo muyfino?

c) ¿Se puede establecer una comparación entre los tubosde vidrio y los vasos leñosos?

1 2 3

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a) La respuesta es afirmativa, el agua asciende por todos ellos y alcanzará una mayor altura en el tubo más fino, elque está situado a la derecha.

b) El agua asciende por los tubos de pequeño calibre debido al fenómeno de la capilaridad.

c) Sí, se puede establecer una comparación entre los tubos de vidrio y los vasos leñosos, ya que estos últimos sonconductos muy finos formados por células muertas que han perdido los tabiques de separación. Al serconductos muy finos, el agua asciende a través de ellos por capilaridad.

8. ¿A través de qué vías se produce el intercambio de gases en una planta?

El intercambio de gases, oxígeno y dióxido de carbono se realiza a través de tres vías: los estomas, los pelosradicales y las lenticelas.

– Los estomas son la vía más importante de entrada de gases; una gran parte del oxígeno y del CO2 entra en laplanta a través de ellos. Una vez en su interior, se disuelven en el agua y son transportados a cualquier zona dela planta a través del floema.

– Los pelos radicales sirven de vía de entrada de aquellos gases que están disueltos en el agua que se absorbedel suelo.

– Las lenticelas son aberturas que se encuentran en las paredes de los tallos leñosos y suponen una tercera víade entrada de gases.

9. ¿Cómo influye la concentración de potasio en la apertura y cierre de los estomas?

El ion potasio (K+) es uno de los solutos que más influyen en la apertura y cierre de los estomas.

– Durante el día la luz activa la entrada de iones K+ desde las células epidérmicas circundantes a las célulasoclusivas, con lo que se produce un aumento de la concentración salina en su interior y se hacen hipertónicasrespecto de las que las rodean. Esta diferencia de concentración salina provoca la entrada de agua, porósmosis, en las células oclusivas, que se hinchan y los estomas se abren.

– Durante la noche el proceso es el contrario. Los iones K+ son bombeados desde las células oclusivas hacia lasepidérmicas circundantes, que se hacen hipertónicas, y entonces el agua sale de las células oclusivas porósmosis, lo que provoca la pérdida de turgencia y el cierre de los estomas.

10. ¿Existen vegetales de distinto color al verde? ¿A qué se debe este diferente color?

Entre las plantas predominan aquellas que tienen color verde, debido a la presencia de la clorofila. Sin embargo,existen plantas con colores distintos al verde, bien toda ella, como ocurre en algunos árboles ornamentales (porejemplo, algunas variedades de los “Prunus” tienen hojas de color rojizo) o bien algunas partes de la misma, comolas flores, los frutos, etc.

Además, durante el otoño algunos árboles de hoja caducifolia pierden su color verde para adquirir coloresamarillentos o rojizos.

Las diferencias de color se deben a la presencia de pigmentos distintos a la clorofila, como por ejemplo elcaroteno (color anaranjado) o la xantofila (color amarillo).

11. El incremento de temperatura aumenta la eficacia de la fotosíntesis, ya que la mayoría de las reaccionesfotosintéticas están catalizadas enzimáticamente y la actividad de las enzimas aumenta con la temperatura;pero si la temperatura se eleva por encima de un determinado nivel, las enzimas se desnaturalizan y lafotosíntesis pierde eficacia.

¿En función de qué variable se ha medido el rendimiento de la fotosíntesis?

Se ha medido en función de la cantidad de oxígeno producido (en mm3 de O2/hora).

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12. Observa la gráfica de la derecha y establece aqué temperatura se produce un nivel óptimo deactividad fotosintética.

El margen de temperatura para el cual se obtieneun nivel óptimo de actividad fotosintéticacorresponde a aquel en el que la producción deoxígeno es máxima, es decir, a una temperaturaentre 25 ºC y 30 ºC.

13. Analiza la razón o razones por las que, a partir de determinadas temperaturas, se produce una disminuciónde la actividad fotosintética.

En la mayoría de los casos la disminución producida en el rendimiento de la fotosíntesis cuando la temperaturasupera un determinado valor está provocada por la desnaturalización de las enzimas que participan en el procesofotosintético. La desnaturalización de las proteínas supone la pérdida de su estructura, con lo que estas pierden sufunción cuando la temperatura sobrepasa determinados valores.

14. Explica las diferencias estructurales y funcionales que existen entre los dos sistemas de vasos conductoresque tiene una planta.

Los sistemas de vasos a través de los cuales se conduce la savia son dos: el xilema, formado por vasos leñosos, yel floema, formado por los vasos liberianos o cribosos.

– Los vasos leñosos conducen la savia bruta y son un conjunto de tubos de un diámetro entre 20 y 70 μm,formados por células alargadas, muertas, en las que han desaparecido las paredes que separaban una célulade otra y forman un largo tubo hueco.

– Los vasos liberianos o cribosos conducen la savia elaborada. Son vasos con un diámetro de unas 25 μm,formados por células alargadas, dispuestas en fila, cuyos tabiques de separación se encuentran perforados, deahí que se trate de tubos llamados cribosos.

15. ¿Qué diferencia hay entre savia bruta y savia elaborada?

La savia bruta está formada por el agua y las sales minerales que han entrado en la planta a través de la raíz ycircula en dirección ascendente a través de los vasos del xilema. La savia elaborada es una solución compleja,formada por azúcares (sacarosa), aminoácidos y otras sustancias nitrogenadas, que es transportada a toda laplanta a través de los vasos del floema, en dirección tanto ascendente como descendente.

16. ¿Es correcto decir que todas las plantas son organismos fotosintéticos? Razona la respuesta y pon algún ejemplo.

Aunque las plantas son organismos autótrofos, no todas cubren sus requerimientos nutricionales mediante lafotosíntesis. Algunas presentan adaptaciones que frecuentemente conllevan relaciones con otros organismos,como las plantas simbióticas, las parásitas y las carnívoras. Entre las plantas parásitas las hay fotosintéticas, comoel muérdago, y las hay no fotosintéticas, como la cuscuta que carece de clorofila, tiene nutrición heterótrofa ysucciona la savia elaborada directamente del floema de la planta parasitada por medio de haustorios.

17. ¿Por qué es bueno alternar cultivos de plantas leguminosas con otros que no lo son?

La rotación de cultivos es una técnica agrícola que alterna el cultivo de plantas leguminosas con otras de otro tipo,por ejemplo los cereales, y tiene como objetivo que la tierra, durante la etapa en la que se plantan leguminosas,se enriquezca del nitrógeno que las bacterias que se encuentran en simbiosis con las leguminosas fijan a partirdel nitrógeno atmosférico.

La importancia agrícola de esta simbiosis es doble: por un lado la cantidad de nitrógeno útil que se genera essuperior a la proporcionada a través de los fertilizantes industriales, por otro disminuye el gasto de fertilizantes parafuturos cultivos que usen terrenos donde antes ha habido leguminosas.

400

350

300

250

200

150

100

50

mm

3de

O2/

hora

5 10 15 20 25 30 35 40Temperatura (ºC)

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18. ¿Qué diferencias existen entre anabolismo y catabolismo? ¿Cómo se denomina el conjunto de ambosprocesos?

– Se entiende por anabolismo el conjunto de reacciones químicas que transforman los compuestos orgánicos enotras sustancias, que le sirven a la célula para fabricar sus propias estructuras celulares o bien para utilizarloscomo sustancias de reserva.

Se entiende por catabolismo el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se degradan loscompuestos orgánicos en otros químicamente más sencillos. En esta degradación se libera energía química,que se utiliza en la realización de las funciones vitales.

– El conjunto de anabolismo y catabolismo se llama metabolismo.

19. ¿Cuál es la sustancia de reserva fundamental de las plantas? ¿Tiene utilidad en la alimentación humana? ¿Enqué zonas de la planta se almacena?

El almidón es la sustancia de reserva por excelencia en las plantas.

El almidón se almacena en lugares concretos de la planta, que como consecuencia de ello sufren unengrosamiento.

Tallos, raíces, hojas, semillas y frutos sirven como lugares de almacenamiento de sustancias de reserva, y puedenser utilizados en la alimentación humana, por ejemplo:

– Patata. Es un tallo subterráneo que contiene numerosas sustancias de reserva, entre ellas el almidón,almacenado en un tipo de plasto concreto llamado amiloplasto.

– Caña de azúcar. Es una gramínea que almacena una gran cantidad de azúcar en el ápice de los tallos.

– Remolacha. Es una raíz que contiene grandes cantidades de sacarosa.

– Trigo y arroz. Son semillas que almacenan grandes cantidades de almidón, proteínas y otros nutrientes.

20. ¿Todas las células de una planta son autótrofas? Razona la respuesta.

El que una planta sea un organismo autótrofo no indica que todas sus células lo sean. De hecho, una buena partede ellas son células heterótrofas, ya que carecen de clorofila para poder realizar la fotosíntesis y, por tanto,requieren de materia orgánica ya formada; es el caso de las células de la raíz.

21. ¿Qué importancia tiene la fotosíntesis para los animales? ¿Y para las plantas?

– Durante la fotosíntesis se producen dos hechos de notable importancia para los animales: desprendimiento deoxígeno y transformación de la materia inorgánica en materia orgánica. El oxígeno es imprescindible para todoslos animales, si no hubiese oxígeno no se podría vivir. Dado que los animales son organismos heterótrofos y,por tanto, incapaces de transformar la materia inorgánica en orgánica, necesitan que otros organismos, lasplantas, formen la materia orgánica necesaria para que los animales puedan realizar todas y cada una de lasfunciones que caracterizan a los organismos vivos: nutrición, relación y reproducción.

– Para las plantas también tienen importancia, dado que necesitan oxígeno y que, además, no todas sus célulasson autótrofas, necesitan materia orgánica ya formada, la misma que ellos sintetizan durante la fotosíntesis.

22. ¿Por qué la fotosíntesis es un proceso anabólico?

El anabolismo agrupa todas las reacciones químicas en las que se elaboran sustancias complejas a partir de otrasmás sencillas. El principal proceso anabólico realizado por las plantas es la fotosíntesis. Es un proceso anabólico,ya que a partir de compuestos sencillos, CO2 y H2O, se forman compuestos complejos como la glucosa (C6H12O6).

23. ¿Es cierto que el incendio del aceite de una sartén o freidora puede ser fácilmente extinguido colocándoleuna tapadera o echando un trapo húmedo que cubra totalmente el recipiente? Razona la respuesta.

Sí, es cierto. Para que haya una combustión es necesario la presencia de oxígeno, si no lo hubiese las llamas seextinguirán rápidamente. Al poner una tapadera o echar un paño húmedo que cubra totalmente el recipiente loque estamos haciendo es impedir que el oxígeno alimente la combustión y, por tanto, al carecer de oxígeno elfuego se apagará.

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24. ¿Podrían vivir los peces en un acuario que no tenga plantas acuáticas? Razona la respuesta.

Las plantas acuáticas aportan el oxígeno necesario para que los peces puedan vivir; este oxígeno se desprendedurante la fotosíntesis. En un principio, si no hay plantas acuáticas los peces no podrían vivir, salvo que el acuariovenga dotado de algún mecanismo que haga circular aire por el agua.

25. ¿Por qué algunos acuarios tienen un sistema que burbujea aire en su interior?

Se burbujea aire para que el oxígeno que forma parte del mismo se disuelva en el agua y lo puedan utilizar lospeces y otros animales acuáticos para poder respirar.

De síntesis

26. ¿En qué lugar del mapa conceptual incluirías la llamada “hipótesis de flujo por presión”?

Se incluiría dentro del proceso de transporte de la savia elaborada ya que la “hipótesis de flujo por presión” explicael desplazamiento que realiza la savia elaborada por el interior de la planta a través de los tubos cribosos, vasosque forman el floema. Este desplazamiento es debido a la existencia de un gradiente de presión entre la fuente,zona de la planta donde la savia penetra en el floema, y el sumidero o zona de la planta donde se extrae la saviaelaborada.

27. Completa el mapa incluyendo los mecanismos mediante los cuales se transporta la savia bruta.

La savia bruta se transporta a través de los vasos leñosos mediante la acción conjunta de varios mecanismosfísicos: presión radicular, transpiración y tensión-cohesión.

28. Amplía este mapa conceptual añadiendo aquellos organismos que, aun no siendo vegetales, son organismosfotosintéticos.

Además de los vegetales, son organismos fotosintéticos las algas y algunos tipos de bacterias.

29. Define metabolismo y sitúa en el mapa conceptual los dos tipos básicos de procesos metabólicos.

Se entiende por metabolismo el conjunto de reacciones químicas que ocurren en las células, reacciones en lasque los nutrientes son transformados químicamente para liberar la energía química que contienen y transformarseen sustancias aprovechables para las células. Los dos tipos básicos de procesos metabólicos son el anabolismo yel catabolismo.

Gradiente de presión(hipótesis de flujo por presión)

se transporta por elfloema mediante

Transporte de savia elaborada

Presión radicular

Transpiración

Tensión-cohesión

se transporta por elxilema mediante

Transporte de savia bruta

VEGETALES

ALGAS

BACTERIASFOTOSINTÉTICAS

ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS

son

comoOTROS ORGANISMOS

ANABOLISMO

METABOLISMO que se divide en

CATABOLISMO

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30. Nombra los tipos de nutrición y establece las diferencias que existen entre ellos.

Existen dos tipos de nutrición, la autótrofa y la heterótrofa. La nutrición autótrofa se caracteriza porque losorganismos que la poseen son capaces de transformar la materia inorgánica en materia orgánica, mientras que losque poseen nutrición heterótrofa necesitan incorporar materia orgánica a partir de la sintetizada por otrosorganismos.

31. ¿Todos los organismos autótrofos son fotosintéticos? Razona la respuesta.

No todos los organismos autótrofos son fotosintéticos. Además de los fotosintéticos, son organismos autótrofos losquimiosintéticos, que son capaces de transformar la materia inorgánica en materia orgánica utilizando la energíaquímica desprendida en la oxidación de determinados compuestos inorgánicos.

Cuestiones breves

32. ¿Por qué el ser humano necesita realizar la digestión de los alimentos que consume?

Los alimentos consumidos por la especie humana son químicamente sustancias muy complejas que no puedenser absorbidas por las células del organismo si previamente no han sido digeridas, es decir, transformadas ensustancias químicas más sencillas que ya sí pueden atravesar la membrana plasmática de las células.

33. ¿Qué propiedades del agua son las que favorecen el ascenso de la savia bruta a través de los vasosleñosos?

El ascenso de la savia bruta a través de los vasos leñosos del xilema se realiza en contra de la gravedad. Esteascenso se ve favorecido por algunas de las propiedades que tiene el agua, concretamente la elevada cohesiónque existe entre las moléculas de agua y su también elevada adhesión a las paredes de los finísimos vasosleñosos.

34. Indica a través de qué vías se establece el intercambio de gases en una planta.

El intercambio de gases, oxígeno y dióxido de carbono se realiza a través de tres vías: los estomas, los pelosradicales y las lenticelas.

– Los estomas son la vía más importante de entrada de gases; una gran parte del oxígeno y del dióxido decarbono entra en la planta a través de ellos. Una vez en su interior, se disuelven en el agua y son transportadosa cualquier zona de la planta a través del floema.

– Los pelos radicales sirven de vía de entrada de aquellos gases que están disueltos en el agua que se absorbedel suelo.

– Las lenticelas son aberturas que se encuentran en las paredes de los tallos leñosos y suponen una tercera víade entrada de gases.

35. ¿De dónde obtienen los organismos fotosintéticos la energía necesaria para la elaboración de los alimentos?

La energía necesaria para realizar la fotosíntesis la obtienen de la energía lumínica procedente del Sol.

36. ¿Cuál es la importancia biológica de la fotosíntesis?

La importancia biológica de la fotosíntesis es enorme por tres diferentes razones:

– Se transforma la materia inorgánica en materia orgánica, indispensable para todos los organismos. A partir deuna fuente de carbono (CO2), abundante, pero que no todos los seres vivos pueden utilizar, los organismosfotosintéticos forman compuestos orgánicos, utilizables por todos los organismos, incluso por ellos mismos.

– Transforma la energía luminosa en energía química, que es usada por la práctica totalidad de los seres vivos. Lafotosíntesis constituye el primer eslabón en los procesos de transformación de energía.

– El oxígeno se libera como un producto residual, pero es utilizado por la mayor parte de los organismos en larespiración celular.

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37. ¿Existe alguna relación entre la apertura y el cierre de los estomas y los cambios en la concentración deCO2? Razona la respuesta.

La respuesta es afirmativa. En la mayoría de las plantas un aumento en la concentración de CO2 en los espaciosintercelulares de la hoja provoca la apertura de los estomas. En estas plantas, salvo las adaptadas a vivir enambientes cálidos y secos, los estomas se cierran durante la noche, una vez que la fotosíntesis ya no se puederealizar, y vuelven a abrirse por la mañana.

El hecho de que los estomas se abran cuando hay luz y se cierren en la oscuridad está relacionado con loscambios en la concentración de CO2. Cuando la planta realiza la fotosíntesis consume CO2 y, por tanto, suconcentración interna disminuye, mientras que la respiración celular lo que hace es incrementar la concentraciónde CO2.

38. ¿Qué pigmento se encarga de captar la luz solar? ¿Dónde se localiza?

– En las plantas existen una diversidad de pigmentos capaces de absorber la luz: clorofila (color verde), xantofila(color amarillo) y carotenos (color anaranjado). De los tres, es la clorofila el más importante.

– Se encuentra en los cloroplastos, concretamente en las membranas tilacoidales.

39. ¿Existe algún otro tipo de organización vegetal diferente a la cormofítica? ¿De cuál se trata?

Además de los vegetales con organización cormofítica, existen otros con una organización talofítica. Los deorganización talofítica, como por ejemplo las algas, toman los nutrientes directamente del medio a través de lamembrana de la célula, por lo que no necesitan desarrollar órganos especializados en su absorción y en sutransporte.

De aplicación y relación

40. Uno de los destinos que tiene los azúcares formados por la planta durante la fotosíntesis es transformarseen otras sustancias orgánicas de gran utilidad para la misma.

a) Nombra las principales sustancias orgánicas en las que se transforman estos azúcares.

b) Explica qué utilidad tienen para la planta y, si así fuese, la utilidad que tienen para las personas.

a) La glucosa formada durante la fotosíntesis se transforma en almidón.

b) El almidón es la sustancia de reserva por excelencia en vegetales. El almidón se almacena en lugaresconcretos de la planta, pueden ser tallos, raíces, hojas, semillas o frutos. Algunos de estos órganos se utilizanen la alimentación humana, concretamente:

– Patata. Se trata de un tallo subterráneo que contiene gran cantidad de almidón y de otros nutrientes.

– Caña de azúcar. Es una gramínea que almacena gran cantidad de azúcar en el ápice de los tallos.

– Remolacha. Es una raíz que contiene grandes cantidades de sacarosa y que se cultiva en países de climatemplado y frío.

– Trigo y arroz. Son semillas que almacenan grandes cantidades de almidón, proteínas y otros nutrientes. Tantoel trigo como el arroz tienen una mayor concentración de nutrientes que la patata; se calcula que unkilogramo de trigo tiene más cantidad de nutrientes que tres kilogramos de patatas.

41. ¿Es la fotosíntesis el único proceso mediante el cual los organismos autótrofos obtienen materia orgánica apartir de la inorgánica? De existir más de uno, nómbralo y explica brevemente en qué consiste.

Además de la fotosíntesis existe otro proceso, la quimiosíntesis, mediante el cual se transforma la materiainorgánica en materia orgánica.

La quimiosíntesis es un proceso de síntesis de materia orgánica a partir de la inorgánica utilizando para ello laenergía química desprendida en la oxidación de diversos compuestos inorgánicos, como serían: amoniaco,sulfuros, ion ferroso, hidrógeno, etc. La energía así obtenida se utiliza para formar ATP que, a su vez, proporciona laenergía necesaria para fijar el CO2.

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Todos los organismos quimiosintéticos son bacterias que utilizan compuestos reducidos, como el amoniaco (NH3)o el SH2, procedentes de la descomposición de la materia orgánica. Estos compuestos los oxidan y lostransforman en sustancias minerales, como serían el NO–3 y SO2

–4, respectivamente, que pueden ser absorbidaspor las plantas.

Las bacterias quimiosintéticas tienen una gran importancia biológica, ya que intervienen en los ciclos de lamateria. Así, por ejemplo, las bacterias del nitrógeno transforman el amoníaco, procedente de restos orgánicos, ennitratos, que pueden ser asimilados por las plantas. Estos nitratos los utilizan las plantas como fuente de nitrógenopara sintetizar sus propios aminoácidos.

42. Todo organismo vivo intercambia materia y energía con su entorno. Analiza una planta como sistema ydetalla las entradas y salidas que se efectúan cuando, por ejemplo, realiza la fotosíntesis.

Una planta es un sistema abierto que intercambia materia y energía con el medio que la rodea.

43. Las plantas con organización cormofítica han desarrollado estructuras especializadas para incorporar losnutrientes a su interior. Contesta a las siguientes preguntas:

a) ¿Qué estructuras especializadas han desarrollado las plantas cormofíticas para incorporar los nutrientes?

b) ¿Qué función realiza cada una de las estructuras antes nombradas?

a) Las plantas con organización cormofítica tienen estructuras especializadas en la absorción y en el transporte denutrientes: raíces, tallos y hojas.

b) Las funciones realizadas por las anteriores estructuras son:

– Raíces: a través de ellas se absorbe el agua y las sales minerales, es decir, algunos de los compuestosinorgánicos necesarios para la fotosíntesis.

– Hojas: a través de las mismas se incorporan gases atmosféricos y es el lugar donde los compuestosinorgánicos se transforman en compuestos orgánicos.

– Tallos: en su interior se localiza el sistema vascular de la planta, constituido por un conjunto de vasosconductores que forman el xilema y el floema, encargados de transportar las sustancias necesarias para lanutrición.

44. El dibujo muestra la sección transversal de una raíz. Pon nombre a las diferentes partes que forman esta raízy señala el camino seguido por el agua y por las sales minerales.

ENTRADAS SALIDAS

MATERIA Agua, sales minerales, O2, CO2 Materia orgánica, CO2, O2, agua

ENERGÍA Energía lumínica Energía química, energía calorífica

Parénquima corticalEpidermis

Endodermis

Floema

Xilema

Periciclo

Paso de agua ysales minerales

PAU

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45. En las plantas el ascenso de la savia bruta se realiza en contra de la fuerza de gravedad y va desde la raízhasta las partes aéreas.

a) ¿Por qué es necesario que la savia bruta llegue hasta las partes aéreas de la planta?

b) ¿Cómo es posible que en árboles altos como las secuoyas, que llegan a medir 90 metros de altura, lasavia bruta pueda llegar hasta las hojas?

a) La savia bruta tiene que ascender hasta las zonas aéreas de la planta, ya que es allí donde se encuentran lashojas y donde se realiza la fotosíntesis. La savia bruta aporta el agua necesaria para que se pueda realizar lafotosíntesis.

b) El ascenso de la savia bruta se realiza en contra de la gravedad debido a tres fenómenos físicos: la presiónradicular, la transpiración y los procesos de tensión-cohesión. La presión radicular está motivada por la continuaentrada de agua en la raíz, y sería suficiente para que la savia ascienda en plantas de pequeño tamaño. Latranspiración, o pérdida de agua por evaporación, provoca una fuerza que tira de la fina columna de agua queocupa el interior de los vasos leñosos. En las plantas de gran altura, como son las secuoyas, la tensión-cohesiónde las moléculas de agua es esencial. Si se rompiese esa cohesión, y consecuentemente se interrumpiese la circulación de savia, ya no se podría restablecer.

46. El ecólogo inglés H. L. Harper describe las plantas terrestres como “mechas que conectan el agua del suelocon la atmósfera”. ¿Tiene alguna explicación esta descripción?

Definir a las plantas como “mechas que conectan el agua del suelo con la atmósfera” hace referencia a lacantidad de agua que una planta es capaz de transpirar. El agua que entra en la planta a través de las raícesasciende por el sistema de vasos leñosos y en las hojas se pierde por evaporación.

Existe una relación directa entre transpiración y absorción de agua a través de las raíces, de tal manera que alaumentar la transpiración aumenta la absorción de agua. La pérdida de agua por evaporación produce una fuerzacapaz de absorber el agua en la raíz y conducirla por el xilema (conjunto de vasos leñosos) hasta las hojas.

47. Se calcula que el 98 % del agua que llega a las hojas de una planta se pierde por transpiración. ¿Qué ventajatiene para las plantas que las pérdidas de agua sean tan elevadas?

La ventaja que una planta obtiene de estas elevadas pérdidas por transpiración es que se incrementa la cantidadde agua que se absorbe a través de las raíces.

La transpiración es un proceso que ocurre en las hojas y consiste en la pérdida de agua por evaporación. Existeuna relación entre transpiración y absorción de agua a través de las raíces, de tal manera que al aumentar latranspiración aumenta la absorción. La pérdida de agua por evaporación produce una fuerza capaz de absorber elagua en la raíz y conducirla por el xilema hasta las hojas. Esta fuerza aspirante ejerce una presión que,técnicamente, se denomina tensión y que literalmente “tira” de cada molécula de agua hacia arriba. Esta fuerza eseficaz gracias a la elevada cohesión de las moléculas de agua.

Cerca del 90 % de la pérdida de agua de una planta se produce por los estomas, aunque estos orificiosrepresentan solo el 1 o el 2 % de la superficie externa de la hoja. ¿Por qué razón el agua se pierde a travésde los estomas y no del resto de la hoja?

Las hojas se encuentran revestidas por una epidermis recubierta de una sustancia cérea, la cutina, que lasimpermeabiliza. Además, la epidermis está formada por células que no dejan huecos entre sí, con lo que laspérdidas de agua ocurren a través de los estomas, que son orificios existentes en la epidermis de las hojas.

49. El siguiente dibujo representa un corte de una hoja.

a) Señala la localización de los estomas y de los siguientes tejidos: parénquima lagunar, parénquima enempalizada, xilema y floema.

b) Explica la función que tiene cada uno de los tejidos anteriores.

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a)

b) Las funciones de cada uno de los tejidos son las siguientes:

– Parénquima lagunar: es un tejido vegetal formado por células que contienen cloroplastos, por tanto, realizanla fotosíntesis. Además, entre las células del parénquima, aparecen abundantes huecos o lagunas, de ahí elnombre de parénquima lagunar. Estas lagunas permiten la rápida difusión de los gases.

– Parénquima en empalizada: es un tejido vegetal formado por células dispuestas apretadamente en el haz delas hojas. Estas células contienen abundantes cloroplastos, por lo que la principal función de este tejido esrealizar la fotosíntesis.

– Xilema: está formado por los vasos conductores leñosos, que llevan la savia bruta, en sentido ascendente,desde las raíces hasta las hojas donde se realiza la fotosíntesis.

– Floema: formado por los vasos liberianos que conducen la savia elaborada desde las hojas a todas las partesde la planta.

50. Durante el desarrollo de la planta son las hojas las que actúan como fuentes y las raíces como sumidero.¿En qué ocasiones se puede dar el caso contrario? Pon algún ejemplo y razona la respuesta.

En una planta se consideran fuentes las zonas donde se transforma la savia bruta en savia elaborada, mientrasque sumideros son las zonas donde se consume la materia orgánica que forma parte de la savia elaborada.

Existen plantas, como la patata, que cuando se plantan son las raíces las que actúan como fuentes. Lassustancias de reserva acumuladas en las mismas son utilizadas por la planta para suministrar materia orgánica alos brotes tiernos que aparecen en ellas. De ahí que en una patata puedan aparecer brotes tiernos, que daránorigen a las hojas, sin llegar a plantarla en tierra.

De profundización

En determinadas ocasiones se puede observar, sobre todo en árboles recién plantados, que para que semantengan derechos se les sujeta al suelo mediante un cable que circunda totalmente su tronco.

El árbol crece normalmente pero si no se retira el alambre, este produce una incisión en el tronco y el árboltermina por secarse.

a) ¿Qué es lo que ha ocurrido para que el árbol se seque?

b) ¿Cómo se puede evitar que esto ocurra?

a) La incisión causada por el alambre afecta a los vasos conductores de la savia elaborada que se encuentranlocalizados en las zonas más superficiales del tallo. La rotura de estos vasos interrumpe la circulación de lasavia elaborada y la planta muere porque las sustancias nutritivas necesarias para las células no llegan hastaellas.

b) Se puede evitar mediante un sistema que no comprima al árbol. Actualmente se utilizan unas bandas elásticassujetas a tres postes colocados alrededor del árbol.

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Parénquimalagunar

Estoma XilemaFloema

Parénquima enempalizada

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En las floristerías, se suelen hacer dos sugerencias para evitar que los ramos de flores se marchitenrápidamente: que se recorten los tallos estando sumergidos en agua y que se añada algo de azúcar al aguadonde se colocan las flores. ¿Por qué razón las flores tardan más tiempo en marchitarse si se hace caso aestas sugerencias?

Cortar los tallos estando sumergidos en agua evita que la columna de savia bruta, formada básicamente por aguay sales minerales, que asciende a través de los vasos leñosos se interrumpa y continúe llegando agua hasta lashojas. Si se cortasen los tallos fuera del agua se interrumpe la circulación de la savia bruta y luego, aunque laspongamos en agua, ya no se recupera.

Al añadir azúcar al agua se consigue una elevada presión hidrostática con respecto de la que existe en las flores.Esta diferencia de gradiente de presión entre el agua y las flores provoca una presión que hace que el aguaascienda a través de los tallos.

En algunas ocasiones se define la transpiración como “un mal necesario para la planta”. Si es un procesoperjudicial, ¿por qué resulta necesario? ¿En qué consiste el perjuicio? Razona la respuesta.

La transpiración supone para la planta una pérdida de agua, que si no se repusiese podría significar sudesecación. Sin embargo, esta pérdida es “un mal necesario”, ya que produce una fuerza aspirante que, junto conla presión radicular y la tensión-cohesión entre las moléculas de agua, provoca que esta y las sales mineralesasciendan a través de los vasos leñosos en contra de la gravedad.

La transpiración es necesaria ya que crea una fuerza aspirante que literalmente “tira” del agua que penetra através de la raíz.

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