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30.5: Transporte de Agua y Solutos en Plantas

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    Habilidades para Desarrollar

    • Definir el potencial hídrico y explicar cómo se ve influenciado por los solutos, la presión, la gravedad y el potencial mátrico
    • Describir cómo el potencial hídrico, la evapotranspiración y la regulación estomática influyen en cómo se transporta el agua en las plantas
    • Explicar cómo se transportan los fotosintatos en las plantas

    La estructura de las raíces, tallos y hojas de las plantas facilita el transporte de agua, nutrientes y fotosintatos por toda la planta. El floema y el xilema son los principales tejidos responsables de este movimiento. El potencial hídrico, la evapotranspiración y la regulación estomática influyen en cómo se transportan el agua y los nutrientes en las plantas. Para entender cómo funcionan estos procesos, primero debemos entender la energía del potencial hídrico.

    Potencial de agua

    Las plantas son fenomenales ingenieros hidráulicos. Usando solo las leyes básicas de la física y la simple manipulación de la energía potencial, las plantas pueden mover el agua a la cima de un árbol de 116 metros de altura (Figura\(\PageIndex{1}\) a). Las plantas también pueden usar la hidráulica para generar suficiente fuerza para dividir rocas y abrochar las aceras (Figura\(\PageIndex{1}\) b). Las plantas logran esto debido al potencial hídrico.

    La foto (a) muestra el tronco marrón de un árbol alto de secuoyas en un bosque. La foto (b) muestra un tronco de árbol gris que crece entre una carretera y una acera. Las raíces han comenzado a levantar y agrietar las losas de concreto de la acera.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Con alturas cercanas a 116 metros, (a) secoyas costeras (Sequoia sempervirens) son los árboles más altos del mundo. Las raíces de las plantas pueden generar fácilmente la fuerza suficiente para (b) abrocharse y romper aceras de concreto, para consternación de propietarios de viviendas y departamentos de mantenimiento de la ciudad. (crédito a: modificación de obra por Bernt Rostad; crédito b: modificación de obra por Peatones Educando a Conductores sobre Seguridad, Inc.)

    El potencial hídrico es una medida de la energía potencial en el agua. Los fisiólogos de plantas no están interesados en la energía en ningún sistema acuoso en particular, pero están muy interesados en el movimiento del agua entre dos sistemas. En términos prácticos, por lo tanto, el potencial hídrico es la diferencia de energía potencial entre una muestra de agua dada y agua pura (a presión atmosférica y temperatura ambiente). El potencial hídrico se denota con la letra griega ψ (psi) y se expresa en unidades de presión (la presión es una forma de energía) llamadas megapascales (MPa). El potencial del agua pura (ψ w H2O pura) es, por conveniencia de definición, designado como un valor de cero (aunque el agua pura contiene mucha energía potencial, esa energía es ignorada). Por lo tanto, los valores de potencial hídrico para el agua en una raíz, tallo u hoja de una planta se expresan en relación con ψ w H2O pura.

    El potencial hídrico en las soluciones vegetales está influenciado por la concentración de solutos, presión, gravedad y factores llamados efectos matriciales. El potencial hídrico se puede desglosar en sus componentes individuales usando la siguiente ecuación:

    \[\psi_\text{system} = \psi_\text{total} = \psi_s + \psi_p + \psi_g + \psi_m \nonumber\]

    donde ψ s, ψ p, ψ g y ψ m se refieren a los potenciales soluto, presión, gravedad y mátrico, respectivamente. “Sistema” puede referirse al potencial hídrico del agua del suelo (ψ suelo), el agua de la raíz (ψ raíz), el agua del tallo (ψ tallo), el agua foliar (ψ hoja) o el agua en la atmósfera (ψ atmósfera): cualquiera que sea el sistema acuoso que se esté considerando. A medida que los componentes individuales cambian, elevan o disminuyen el potencial hídrico total de un sistema. Cuando esto sucede, el agua se mueve para equilibrarse, pasando del sistema o compartimento con un mayor potencial de agua al sistema o compartimento con un menor potencial de agua. Esto hace que la diferencia de potencial hídrico entre los dos sistemas (Δψ) vuelva a cero (Δψ = 0). Por lo tanto, para que el agua se mueva a través de la planta desde el suelo hasta el aire (un proceso llamado transpiración), el suelo de ψ debe ser > ψ raíz > ψ tallo > ψ hoja > ψ atmósfera.

    El agua solo se mueve en respuesta a Δψ, no en respuesta a los componentes individuales. Sin embargo, debido a que los componentes individuales influyen en el sistema Y total, al manipular los componentes individuales (especialmente ψ s), una planta puede controlar el movimiento del agua.

    Potencial de soluto

    El potencial soluto (ψ s), también llamado potencial osmótico, es negativo en una célula vegetal y cero en agua destilada. Los valores típicos para el citoplasma celular son —0.5 a —1.0 MPa. Los solutos reducen el potencial hídrico (resultando en un ψ w negativo) al consumir parte de la energía potencial disponible en el agua. Las moléculas de soluto pueden disolverse en el agua porque las moléculas de agua pueden unirse a ellas a través de enlaces de hidrógeno; una molécula hidrófoba como el aceite, que no puede unirse al agua, no puede entrar en solución. La energía en los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de soluto y el agua ya no está disponible para hacer trabajo en el sistema porque está atada en el enlace. En otras palabras, la cantidad de energía potencial disponible se reduce cuando se agregan solutos a un sistema acuoso. Así, ψ s disminuye con el aumento de la concentración de soluto. Debido a que ψ s es uno de los cuatro componentes del sistema ψ o ψ total, una disminución en ψ s provocará una disminución en ψ total. El potencial hídrico interno de una célula vegetal es más negativo que el agua pura debido al alto contenido de solutos del citoplasma (Figura\(\PageIndex{2}\)). Debido a esta diferencia en el potencial hídrico, el agua se moverá del suelo a las células radiculares de una planta a través del proceso de ósmosis. Es por ello que el potencial soluto a veces se denomina potencial osmótico.

    Las células vegetales pueden manipular metabólicamente ψ s (y por extensión, ψ total) añadiendo o eliminando moléculas de soluto. Por lo tanto, las plantas tienen control sobre ψ total a través de su capacidad de ejercer control metabólico sobre ψ s.

    Conexión de arte

    La ilustración muestra un tubo en forma de U que contiene agua pura. Una membrana semipermeable, que permite el paso del agua pero no los solutos, separa los dos lados del tubo. El nivel del agua a cada lado del tubo es el mismo. Debajo de este tubo hay tres tubos más, también divididos por membranas semipermeables. En el primer tubo, se ha agregado soluto al lado derecho. Agregar soluto al lado derecho disminuye psi-s, haciendo que el agua se mueva hacia el lado derecho del tubo. Como resultado, el nivel del agua es más alto en el lado derecho. El segundo tubo tiene agua pura a ambos lados de la membrana. Se aplica presión positiva al lado izquierdo. Aplicar presión positiva en el lado izquierdo hace que la psi-p aumente. Como resultado, el agua se mueve hacia la derecha para que el nivel del agua sea más alto a la derecha que a la izquierda. El tercer tubo también tiene agua pura, pero esta vez se aplica presión negativa al lado izquierdo. La aplicación de presión negativa disminuye la psi-p, haciendo que el agua se mueva hacia el lado izquierdo del tubo. En consecuencia, el nivel del agua es mayor a la izquierda.
    Figura\(\PageIndex{2}\): En este ejemplo con una membrana semipermeable entre dos sistemas acuosos, el agua se moverá de una región de mayor a menor potencial hídrico hasta alcanzar el equilibrio. Los solutos (ψ s), la presión (ψ p) y la gravedad (ψ g) influyen en el potencial total de agua para cada lado del tubo (ψ total derecho o izquierdo), y por lo tanto, la diferencia entre ψ total en cada lado (Δψ). (ψ m, el potencial debido a la interacción del agua con sustratos sólidos, se ignora en este ejemplo porque el vidrio no es especialmente hidrófilo). El agua se mueve en respuesta a la diferencia de potencial hídrico entre dos sistemas (los lados izquierdo y derecho del tubo).

    El potencial hídrico positivo se coloca en el lado izquierdo del tubo al aumentar ψ p de tal manera que el nivel del agua se eleva en el lado derecho. ¿Podrías igualar el nivel del agua a cada lado del tubo agregando soluto, y de ser así, cómo?

    Potencial de presión

    El potencial de presión (ψ p), también llamado potencial de turgencia, puede ser positivo o negativo (Figura\(\PageIndex{3}\)). Debido a que la presión es una expresión de energía, cuanto mayor es la presión, más energía potencial en un sistema, y viceversa. Por lo tanto, un ψ p positivo (compresión) aumenta ψ total, y un negativo ψ p (tensión) disminuye ψ total. La presión positiva dentro de las celdas está contenida por la pared celular, produciendo presión de turgencia. Los potenciales de presión suelen estar alrededor de 0.6—0.8 MPa, pero pueden alcanzar tan altos como 1.5 MPa en una planta bien regada. A ψ p de 1.5 MPa equivale a 210 libras por pulgada cuadrada (1.5 MPa x 140 lb en -2 MPa -1 = 210 lb/in -2). Como comparación, la mayoría de las llantas de automóviles se mantienen a una presión de 30 a 34 psi. Un ejemplo del efecto de la presión de turgencia es el marchitamiento de las hojas y su restauración después de regar la planta (Figura\(\PageIndex{3}\)). El agua se pierde de las hojas a través de la transpiración (acercándose a ψ p = 0 MPa en el punto de marchitamiento) y se restaura por absorción a través de las raíces

    Una planta puede manipular ψ p a través de su capacidad de manipular ψ s y por el proceso de ósmosis. Si una célula vegetal aumenta la concentración de soluto citoplásmico, ψ s disminuirá, ψ total disminuirá, el Δψ entre la célula y el tejido circundante disminuirá, el agua se moverá hacia la célula por ósmosis, y ψ p aumentará. Y p también está bajo control indirecto de la planta a través de la apertura y cierre de estomas. Las aberturas estomáticas permiten que el agua se evapore de la hoja, reduciendo ψ p y ψ total de la hoja y aumentando ii entre el agua en la hoja y el pecíolo, permitiendo así que el agua fluya desde el pecíolo hacia la hoja.

    La foto de la izquierda muestra una planta marchita con hojas marchitas. La foto derecha muestra una planta sana.
    Figura\(\PageIndex{3}\): Cuando (a) el potencial hídrico total (ψ total) es menor fuera de las células que dentro, el agua sale de las células y la planta se marchita. Cuando (b) el potencial hídrico total es mayor fuera de las células vegetales que dentro, el agua se mueve hacia las celdas, lo que resulta en una presión de turgencia (ψ p) y manteniendo la planta erecta. (crédito: modificación de obra de Victor M. Vicente Selvas)

    Potencial de gravedad

    El potencial de gravedad (ψ g) es siempre negativo a cero en una planta sin altura. Siempre elimina o consume energía potencial del sistema. La fuerza de gravedad arrastra el agua hacia abajo hacia el suelo, reduciendo la cantidad total de energía potencial en el agua de la planta (ψ total). Cuanto más alta es la planta, más alta es la columna de agua y más influyente se vuelve ψ g. A escala celular y en plantas cortas, este efecto es insignificante y fácilmente ignorado. Sin embargo, sobre la altura de un árbol alto como una secoya costera gigante, la atracción gravitacional de —0.1 MPa m -1 equivale a un extra de 1 MPa de resistencia que debe superarse para que el agua llegue a las hojas de los árboles más altos. Las plantas son incapaces de manipular ψ g.

    Potencial mátrico

    El potencial mátrico (ψ m) siempre es negativo a cero. En un sistema seco, puede ser tan bajo como —2 MPa en una semilla seca, y es cero en un sistema saturado de agua. La unión del agua a una matriz siempre elimina o consume energía potencial del sistema. Y m es similar al potencial de soluto porque implica atar la energía en un sistema acuoso mediante la formación de enlaces de hidrógeno entre el agua y algún otro componente. Sin embargo, en el potencial de soluto, los demás componentes son moléculas solubles hidrofílicas de soluto, mientras que en ψ m, los otros componentes son moléculas hidrofílicas insolubles de la pared celular vegetal. Cada célula vegetal tiene una pared celular celulósica y la celulosa en las paredes celulares es hidrofílica, produciendo una matriz para la adhesión del agua: de ahí el nombre de potencial mátrico. ψ m es muy grande (negativo) en tejidos secos como semillas o suelos afectados por la sequía. Sin embargo, rápidamente va a cero ya que la semilla toma agua o el suelo se hidrata. ψ m no puede ser manipulado por la planta y generalmente se ignora en raíces, tallos y hojas bien regadas.

    Movimiento de Agua y Minerales en el Xilema

    Los solutos, la presión, la gravedad y el potencial mátrico son importantes para el transporte de agua en las plantas. El agua se mueve de un área de mayor potencial hídrico total (mayor energía libre de Gibbs) a un área de menor potencial hídrico total. La energía libre de Gibbs es la energía asociada a una reacción química que se puede utilizar para hacer el trabajo. Esto se expresa como Δψ.

    La transpiración es la pérdida de agua de la planta por evaporación en la superficie foliar. Es el principal impulsor del movimiento del agua en el xilema. La transpiración es causada por la evaporación del agua en la interfaz hoja-atmósfera; crea una presión negativa (tensión) equivalente a —2 MPa en la superficie foliar. Este valor varía mucho dependiendo del déficit de presión de vapor, que puede ser insignificante a alta humedad relativa (HR) y sustancial a baja HR. El agua de las raíces es levantada por esta tensión. Por la noche, cuando los estomas se cierran y la transpiración se detiene, el agua se mantiene en el tallo y la hoja por la adhesión del agua a las paredes celulares de los vasos del xilema y las traqueidas, y la cohesión de las moléculas de agua entre sí. Esto se llama la teoría de la cohesión-tensión del ascenso de la savia.

    Dentro de la hoja a nivel celular, el agua en la superficie de las células mesófilas satura las microfibrillas de celulosa de la pared celular primaria. La hoja contiene muchos grandes espacios de aire intercelulares para el intercambio de oxígeno por dióxido de carbono, que se requiere para la fotosíntesis. La pared celular húmeda se expone a este espacio de aire interno foliar, y el agua en la superficie de las células se evapora hacia los espacios de aire, disminuyendo la película delgada en la superficie de las células mesófilas. Esta disminución crea una mayor tensión sobre el agua en las células mesófilas (Figura\(\PageIndex{4}\)), aumentando así la atracción sobre el agua en los vasos del xilema. Los vasos del xilema y las traqueides están estructuralmente adaptados para hacer frente a grandes cambios de presión. Los anillos en los recipientes mantienen su forma tubular, al igual que los anillos en la manguera de una aspiradora mantienen la manguera abierta mientras está bajo presión. Pequeñas perforaciones entre los elementos del vaso reducen el número y tamaño de las burbujas de gas que se pueden formar a través de un proceso llamado cavitación. La formación de burbujas de gas en el xilema interrumpe la corriente continua de agua desde la base hasta la parte superior de la planta, provocando una ruptura denominada embolia en el flujo de la savia del xilema. Cuanto más alto es el árbol, mayores son las fuerzas de tensión necesarias para tirar del agua, y más eventos de cavitación. En árboles más grandes, las embolias resultantes pueden taponar los vasos del xilema, haciéndolos no funcionales.

    Conexión de arte

    La ilustración muestra un árbol de pino. Una explosión de la raíz indica que el potencial hídrico negativo atrae agua del suelo hacia los pelos de la raíz, luego hacia el xilema radicular. Un reventón del tronco indica que la cohesión y la adhesión arrastran el agua por el xilema. Un reventón de una hoja muestra que la transpiración extrae agua de la hoja a través del estoma. Al lado del árbol hay una flecha que muestra el potencial hídrico, que es bajo en las raíces y alto en las hojas. El potencial hídrico varía de ~—0.2 MPA en las células radiculares a ~—0.6 MPa en el tallo y de ~—1.5 MPa en las hojas más altas, a ~—100 MPa en la atmósfera.
    Figura\(\PageIndex{4}\): Se muestra la teoría de cohesión-tensión del ascenso de savia. La evaporación de las células mesófilas produce un gradiente negativo de potencial hídrico que hace que el agua se mueva hacia arriba desde las raíces a través del xilema.

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

    1. El potencial hídrico negativo atrae agua hacia los pelos de la raíz. La cohesión y la adhesión arrastran el agua hasta el xilema. La transpiración extrae agua de la hoja.
    2. El potencial hídrico negativo atrae agua hacia los pelos de la raíz. La cohesión y la adhesión extraen agua por el floema. La transpiración extrae agua de la hoja.
    3. El potencial hídrico disminuye desde las raíces hasta la parte superior de la planta.
    4. El agua ingresa a las plantas a través de pelos radiculares y sale por estoma.

    La transpiración, la pérdida de vapor de agua a la atmósfera a través de los estomas, es un proceso pasivo, lo que significa que no se requiere energía metabólica en forma de ATP para el movimiento del agua. La energía que impulsa la transpiración es la diferencia de energía entre el agua en el suelo y el agua en la atmósfera. Sin embargo, la transpiración está estrechamente controlada.

    Control de Transpiración

    La atmósfera a la que está expuesta la hoja impulsa la transpiración, pero también provoca una pérdida masiva de agua de la planta. Hasta el 90 por ciento del agua absorbida por las raíces puede perderse a través de la transpiración.

    Las hojas están cubiertas por una cutícula cerosa en la superficie exterior que evita la pérdida de agua. La regulación de la transpiración, por lo tanto, se logra principalmente a través de la apertura y cierre de estomas en la superficie foliar. Los estomas están rodeados por dos células especializadas llamadas celdas de guardia, que se abren y cierran en respuesta a señales ambientales como la intensidad y calidad de la luz, el estado del agua de las hojas y las concentraciones de dióxido de carbono. Los estomas deben abrirse para permitir que el aire que contenga dióxido de carbono y oxígeno se difunde en la hoja para la fotosíntesis y respiración. Sin embargo, cuando los estomas están abiertos, el vapor de agua se pierde hacia el ambiente externo, incrementando la tasa de transpiración. Por lo tanto, las plantas deben mantener un equilibrio entre la fotosíntesis eficiente y la pérdida de agua.

    Las plantas han evolucionado con el tiempo para adaptarse a su entorno local y reducir la transpiración (Figura\(\PageIndex{5}\)). Las plantas del desierto (xerófitas) y las plantas que crecen en otras plantas (epífitas) tienen acceso limitado al agua. Estas plantas suelen tener una cutícula cerosa mucho más gruesa que las que crecen en ambientes más moderados y bien regados (mesófitos). Las plantas acuáticas (hidrófitas) también tienen su propio conjunto de adaptaciones anatómicas y morfológicas foliares.

    La foto (a) muestra un cactus con hojas planas, ovaladas, espinosas y un fruto rojo cilíndrico en la parte superior; (b) es una orquídea con una flor morada y blanca y hojas brillantes; (c) muestra un campo de plantas con tallos largos, muchas hojas y una cabeza tupida de pequeñas flores doradas; (d) es un nenúfar en un estanque. El nenúfar tiene hojas redondas y planas y una flor rosada y blanca.
    Figura\(\PageIndex{5}\): Las plantas son adecuadas a su entorno local. (a) Los xerófitos, como este nopal (Opuntia sp.) y (b) epífitas como este tropical Aeschynanthus perrottetii se han adaptado a recursos hídricos muy limitados. Las hojas de un nopal se modifican en espinas, lo que disminuye la relación superficie-volumen y reduce la pérdida de agua. La fotosíntesis se realiza en el tallo, que también almacena agua. b) Las hojas de A. perottetii presentan una cutícula cerosa que evita la pérdida de agua. (c) La Vara de Oro (Solidago sp.) es un mesófito, muy adecuado para ambientes moderados. d) Los hidrófitos, como este lirio de agua fragante (Nymphaea odorata), están adaptados para prosperar en ambientes acuáticos. (crédito a: modificación de obra de Jon Sullivan; crédito b: modificación de obra de L. Shyamal/Wikimedia Commons; crédito c: modificación de obra de Huw Williams; crédito d: modificación de obra de Jason Hollinger)

    Los xerófitos y epífitas suelen tener una cubierta gruesa de tricomas o estomas que se hunden por debajo de la superficie de la hoja. Los tricomas son células epidérmicas parecidas al pelo especializadas que secretan aceites y sustancias. Estas adaptaciones impiden el flujo de aire a través del poro estomático y reducen la transpiración. También se encuentran comúnmente múltiples capas epidérmicas en este tipo de plantas.

    Transporte de Fotosintatos en el Floema

    Las plantas necesitan una fuente de energía para crecer. En semillas y bulbos, los alimentos se almacenan en polímeros (como el almidón) que se convierten por procesos metabólicos en sacarosa para plantas de nuevo desarrollo. Una vez que crecen los brotes y las hojas verdes, las plantas pueden producir su propio alimento mediante la fotosíntesis. Los productos de la fotosíntesis se denominan fotosintatos, los cuales suelen estar en forma de azúcares simples como la sacarosa.

    Las estructuras que producen fotosintatos para la planta en crecimiento se denominan fuentes. Los azúcares producidos en fuentes, como las hojas, necesitan ser entregados a partes en crecimiento de la planta a través del floema en un proceso llamado translocación. Los puntos de entrega de azúcar, como raíces, brotes jóvenes y semillas en desarrollo, se llaman sumideros. Las semillas, tubérculos y bulbos pueden ser una fuente o un fregadero, dependiendo de la etapa de desarrollo de la planta y la estación del año.

    Los productos de la fuente suelen ser trasladados al fregadero más cercano a través del floema. Por ejemplo, las hojas más altas enviarán fotosintatos hacia arriba hasta la punta del brote en crecimiento, mientras que las hojas inferiores dirigirán los fotosintatos hacia abajo hacia las raíces. Las hojas intermedias enviarán productos en ambas direcciones, a diferencia del flujo en el xilema, que siempre es unidireccional (suelo a hoja a atmósfera). El patrón de flujo de fotosintato cambia a medida que la planta crece y se desarrolla. Los fotosintatos se dirigen principalmente a las raíces desde el principio, a los brotes y hojas durante el crecimiento vegetativo y a las semillas y frutos durante el desarrollo reproductivo. También se dirigen a tubérculos para su almacenamiento.

    Translocación: Transporte de la Fuente a la Fregadero

    Los fotosintatos, como la sacarosa, se producen en las células mesófilas de hojas fotosintetizadoras. De ahí se translocan a través del floema hasta donde se utilizan o almacenan. Las células mesófilas están conectadas por canales citoplásmicos llamados plasmodesmas. Los fotosintatos se mueven a través de estos canales para alcanzar elementos de tubo de tamizado de floema (STEs) en los haces vasculares. A partir de las células mesófilas, los fotosintatos se cargan en el floema STEs. La sacarosa se transporta activamente contra su gradiente de concentración (un proceso que requiere ATP) hacia las células del floema utilizando el potencial electroquímico del gradiente de protones. Esto se acopla a la captación de sacarosa con una proteína portadora llamada el simportador de sacarosa-H +.

    Los STE de floema tienen un contenido citoplásmico reducido y están conectados por una placa de tamiz con poros que permiten el flujo a granel impulsado por presión, o translocación, de la savia del floema. Las células de compañía están asociadas con STEs. Ayudan con las actividades metabólicas y producen energía para los STEs (Figura\(\PageIndex{6}\)).

    La ilustración muestra el floema, una estructura en forma de columna que se compone de pilas de celdas cilíndricas llamadas elementos de tubo de tamiz. Cada celda está separada por una placa de tubo de tamiz. El plato de tubo de tamizado tiene agujeros en él, como una rebanada de queso suizo. Las áreas de tamiz lateral en el costado de la columna permiten que diferentes tubos de floema interactúen.
    Figura\(\PageIndex{6}\): El floema está compuesto por células llamadas elementos de tubo de tamiz. La savia del floema viaja a través de perforaciones llamadas placas de tubo de tamiz. Las células compañeras vecinas realizan funciones metabólicas para los elementos del tubo de tamizado y les proporcionan energía. Las áreas de tamiz lateral conectan los elementos del tubo de tamiz a las celdas acompañantes.

    Una vez en el floema, los fotosintatos se translocan al sumidero más cercano. La savia de floema es una solución acuosa que contiene hasta un 30 por ciento de azúcar, minerales, aminoácidos y reguladores del crecimiento de las plantas. El alto porcentaje de azúcar disminuye ψ s, lo que disminuye el potencial hídrico total y hace que el agua se mueva por ósmosis desde el xilema adyacente hacia los tubos de floema, aumentando así la presión. Este incremento en el potencial hídrico total provoca el flujo masivo del floema de la fuente al sumidero (Figura\(\PageIndex{7}\)). La concentración de sacarosa en las células sumideras es menor que en las STEs del floema debido a que la sacarosa sumidero ha sido metabolizada para su crecimiento, o convertida en almidón para almacenamiento u otros polímeros, como la celulosa, para la integridad estructural. La descarga en el extremo del sumidero del tubo de floema ocurre por difusión o transporte activo de moléculas de sacarosa desde un área de alta concentración a una de baja concentración. El agua se difunde desde el floema por ósmosis y luego se transpira o recicla a través del xilema de regreso a la savia del floema.

    La ilustración muestra la transpiración del agua por los tubos del xilema desde una celda de sumidero radicular. Al mismo tiempo, la sacarosa se traslada por el floema a la célula del fregadero de la raíz desde una célula fuente foliar. La concentración de sacarosa es alta en la célula fuente, y disminuye gradualmente de la fuente a la raíz.
    Figura\(\PageIndex{7}\): La sacarosa se transporta activamente desde las células fuente a las células acompañantes y luego a los elementos del tubo de tamiz. Esto reduce el potencial hídrico, lo que hace que el agua entre en el floema desde el xilema. La presión positiva resultante obliga a la mezcla de sacarosa-agua hacia las raíces, donde se descarga la sacarosa. La transpiración hace que el agua regrese a las hojas a través de los vasos del xilema.

    Resumen

    El potencial hídrico (ψ) es una medida de la diferencia de energía potencial entre una muestra de agua y agua pura. El potencial hídrico en las soluciones vegetales está influenciado por la concentración de solutos, la presión, la gravedad y el potencial mátrico. El potencial hídrico y la transpiración influyen en cómo se transporta el agua a través del xilema en las plantas. Estos procesos están regulados por la apertura y cierre estomático. Los fotosintatos (principalmente sacarosa) se mueven de fuentes a sumideros a través del floema de la planta. La sacarosa se carga activamente en los elementos de tubo de tamiz del floema. El aumento de la concentración de soluto hace que el agua se mueva por ósmosis del xilema al floema. La presión positiva que se produce empuja el agua y los solutos hacia abajo por el gradiente de presión. La sacarosa se descarga en el fregadero, y el agua regresa a los vasos del xilema.

    Conexiones de arte

    Figura\(\PageIndex{2}\): El potencial hídrico positivo se coloca en el lado izquierdo del tubo al aumentar ψ p de tal manera que el nivel del agua se eleva en el lado derecho. ¿Podrías igualar el nivel del agua a cada lado del tubo agregando soluto, y de ser así, cómo?

    Contestar

    Sí, se puede igualar el nivel del agua agregando el soluto al lado izquierdo del tubo de tal manera que el agua se mueva hacia la izquierda hasta que los niveles de agua sean iguales.

    Figura\(\PageIndex{4}\): ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa?

    1. El potencial hídrico negativo atrae agua hacia los pelos de la raíz. La cohesión y la adhesión arrastran el agua hasta el xilema. La transpiración extrae agua de la hoja.
    2. El potencial hídrico negativo atrae agua hacia los pelos de la raíz. La cohesión y la adhesión extraen agua por el floema. La transpiración extrae agua de la hoja.
    3. El potencial hídrico disminuye desde las raíces hasta la parte superior de la planta.
    4. El agua ingresa a las plantas a través de pelos radiculares y sale por estoma.
    Contestar

    B.

    Glosario

    cutícula
    recubrimiento ceroso en el exterior de la hoja y tallo que evita la pérdida de agua
    Megapascal (MPa)
    unidades de presión que miden el potencial de agua
    fregadero
    partes en crecimiento de una planta, como raíces y hojas jóvenes, que requieren fotosintato
    fuente
    órgano que produce fotosintato para una planta
    translocación
    transporte masivo de fotosintatos de origen a sumidero en plantas vasculares
    transpiración
    pérdida de vapor de agua a la atmósfera a través de estomas
    potencial de agua (ψ w)
    la energía potencial de una solución de agua por unidad de volumen en relación con el agua pura a presión atmosférica y temperatura ambiente

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