EL MOVIMIENTO DEL AGUA A TRAVÉS DE UNA PLANTA

Material exclusivo para el curso de Introducción a la Fisiología Vegetal.

Escuela de Biología, Universidad de Costa Rica

Por cada gramo de materia orgánica producida por la planta, se absorben a través de las raíces, se transportan por el tallo y se pierden a la atmósfera aproximadamente 500 g de H2O.Selva amazónica transpira 20 mil millones de toneladas por día.

Arbolo de guancaste moviliza 900 litors por dia.Arbol de manzana transpira 100 litros por dia.

Sequoia sempervirens 115,6 m Eucalyptus regnans 143 m

Presión de RaízPresión hidrostática que se ejerce sobre el xilema cuando la raíz absorbe iones activamente y los lleva al interior de éste. Al concentrarlos en su interior favorece la entrada de agua, que genera una presión.

Gutación: evidencia de la presión de raíz

Rocío

Teoría de la Cohesión-Tensión:

Böhm, 1893; Dixon and Joly, 1894

Aspectos necesarios:

1- Fuerza de succión y tensión sobre el xilema2- Adhesión al sólido3- Cohesión

.

La cavitación y la embolia

Las columnas de agua se pueden romper (cavitar), debido a que los gases disueltos en el agua, bajo tensiones extremas tienden a escapar formando burbujas.

• Las burbujas pueden

interrumpir la columna líquida y bloquear la conducción (embolia).

Algunas causas de la cavitación

• Déficit hídrico asociado a altas tasas de transpiración y altas tensiones xilemáticas.

• La congelación del xilema en invierno y su descongelación posterior.

• La acción de patógenos.

• Otros factores

Eliminación de la cavitación

• El agua del vaso bloqueado puede moverse hacia otro vaso contiguo.

• Los gases de la burbuja pueden redisolverse si aumenta la presión en el xilema, ya sea por disminución de la tensión o por presión radical (durante la noche).

Pérdida de agua en forma de vapor

A- Difusión estomática: Por lo general a esto es a lo que se le llama transpiración, pero no necesariamente es solo eso.

B- Difusión cuticular: Aproximadamente un 5 % de la pérdida total.

C- Difusión en Peridermis (superficie suberizada con lenticelas).

Pérdida de agua, en forma de vapor, a través de las distintas partes de la planta, en su mayoría por los estomas.

a- Durante el período de crecimiento una hectárea de maíz puede llegar a transpirar 400 000 galones de agua.

b- Una planta de maíz transpira aproximadamente 600 L de agua para producir 1 Kg de granos de maíz seco.

c- 225 L de agua son necesarios para producir 1 Kg de biomasa vegetal (hojas, tallos y raíces) en maíz.

d- Un árbol de gran porte puede absorber 1000 L de agua en un día.

Se ha estimado que:

El agua se evapora en la cavidad subestomática, sobre todo en la pared epidérmica externa El agua se evapora en la cavidad subestomática, sobre todo en la pared epidérmica externa próxima al poro, así como en las paredes externas de las células epidérmicas. próxima al poro, así como en las paredes externas de las células epidérmicas.

Si la superficie de la hoja está mojada, se genera más vapor, lo cual crea un Si la superficie de la hoja está mojada, se genera más vapor, lo cual crea un gradiente de concentración entre el exterior y el interior.gradiente de concentración entre el exterior y el interior.

Transpiración

suelo > planta > atmósfera

>: Menos negativo o más cercano a cero.

suelo xilema raíz xilema tallo hoja atmósfera

- 0,5 MPa -0,6 MPa -0,8 MPa -0.8 MPa -95 MPa

→ →Dirección del movimiento de agua →

E = CWVhoja - CWVaire rs + rc + rcl

E = CWVhoja - CWVaire rs + rc + rcl

E = transpiración CWVhoja = [H2O] (g) dentro de la hoja CWVaire = [H2O] (g) en el aire fuera de la hoja rs = resistencia estomáticarc = resistencia cuticular rcl = resistencia de la capa límite

E = transpiración CWVhoja = [H2O] (g) dentro de la hoja CWVaire = [H2O] (g) en el aire fuera de la hoja rs = resistencia estomáticarc = resistencia cuticular rcl = resistencia de la capa límite

Estoma

Número de estomas en las hojas

Estomas en el envés de la hoja de Estomas en el envés de la hoja de algunas especies, promedioalgunas especies, promedio

EspecieEspecie Estomas por cmEstomas por cm22

Allium cepaAllium cepa 1750017500

Zea maysZea mays 1080010800

Helianthus annusHelianthus annus 1750017500

Vicia fabaVicia faba 75007500

Pinus sp. Pinus sp. 1200012000

Cyclanthus bipartitusCyclanthus bipartitus 1120011200

Geonoma sp.Geonoma sp. 23002300

Podocarpus pittieriPodocarpus pittieri 1240012400

Las hojas pueden ser epiestomáticas, hipoestomáticas o anfiestomáticas. Estas últimas tienen más estomas en el envés que en el haz

Algunos cactos pueden tener en promedio 1000 estomas por cm2 y ciertos árboles de bosques tropicales deciduos pueden alcanzar 100000 estomas por cm2.

Tipos de estomas

a: con células guardias arriñonadas, común en dicotiledóneas y monocotiledóneas no herbáceas ni palmas, así como gimnospermas y helechos. En éstas las células subsidiarias pueden estar ausentes.

b- Con células guardianas en forma de teléfono o pesa, común en hierbas y palmas.

Mecanismo fisiológico de apertura estoma

Cuando el estoma se va a abrir, En respuesta a un estímulo como la luz roja o azul, una ATPasa de la membrana de la célula guarda bombea H al exterior y lo acumula en el apoplasto, generando un gradiente electrosmótico de H. Esto provoca la entrada de un ión como K. El ATP necesario para este bombeo es generado a través de la respiración ó de las reacciones luminosas de la fotosíntesis. El gradiente electroosmótico favorece la entrada de potasio, mediante un mecanismo activo secundario. La cantidad de K de las células oclusivas, está a su vez regulada por otros factores: luz, CO2 y el nivel de agua en la hoja.

La acumulación de K+ provoca un efecto osmótico que favorece la entrada de agua y vuelve turgente a la célula.

Para equilibrar las cargas, se produce también la entrada de cloruro, favorecido por un gradiente de pH y mediante mecanismo activo.

Para equilibrar cargas se tiene también la participación del anión malato procedente del ácido málico.

Fru-6PRuBP

CO2

3 PGADHAP

Fru-1,6-BP

Cloroplasto

Glu-6P Almidón

Glu Maltosa

DHAP PEPGlu-1-P

Sacarosa

Citoplasma

CO2

Sacarosa

Vacuola

Malato

Malato

Cl- Cl-

H+ H+

K+ K+

Cl-

K+

Cierre del estoma

Para el cierre del estoma, se detiene la bomba de H+, el K+ y el Cl- difunden fuera de la célula, luego el malato es degradado o excretado y la presión osmótica cae.

Esto provoca la salida de agua.