Transporte de agua

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Transporte de agua

  1. 1. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 1TRANSPORTE DE AGUA YBALANCE HÍDRICO
  2. 2. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 2Transporte de agua.• En una planta en crecimiento activo, existe unafase de agua líquida continua que se extiendedesde la epidermis de la raíz hasta las paredescelulares del parénquima foliar, esto se explicapor la existencia de gradientes de potencialhídrico.• La transpiración, es la fuerza motriz másimportante parael movimiento del agua a travésde la planta.
  3. 3. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 3
  4. 4. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 4
  5. 5. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 5Agua en el suelo• Se considera los siguientes tipos distintos de uniones delagua a un suelo. Agua gravitacional, se pierde por infiltración. Agua capilar, es el agua disponible para las plantas. Agua de imbibición o higroscópica, es retenida por lasplantas.• El Ψ del suelo es:Ψ suelo = Ψm + Ψo + Ψp + Ψg• Toma el valor cero al Ψ de un suelo totalmente saturadocon agua pura a la presión atmosférica.De un suelo encapacidad de campo varía entre -0,1 a -0,2 MPa.
  6. 6. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 6Disponibilidad de agua• Capacidad de campo (CC)Es el contenido de agua que hay en un suelosaturado.• Punto de Marchitez Permanente (PMP)• Cuando las hojas marchitas no pueden puedenya recuperarse de su marchitez, cuando soncolocadas en una atmósfera saturada dehumedad, a menos que se agregue agua alsuelo.Agua disponible para la planta = CC - PMP
  7. 7. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 7Absorción de agua por la raíces.
  8. 8. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 8Absorción de agua por la raíces.• El agua entra con mayor rapidez a través de aquellasregiones de la raíz que ofrecen menos resistencia.• El movimiento radial del agua en la raíz tiene lugar através del apoplasto y del simplasto.• Cuando la transpiración es muy baja, la absorción deagua a consecuencia de una absorción activa de ionesen la raíz origina la presión de raíz (P.R.).• Cuando una planta se desarrolla en condiciones de muybaja transpiración, con el sistema radical en un mediobien aireado, humedo y caluroso, se produce lagutación, que salen a través de los hidátodos, fenómenoque se produce como consecuencia de la P.R.
  9. 9. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 9
  10. 10. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 10
  11. 11. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 11ABSORCIÓN Y TRANSPORTE DEL AGUA• La planta representa una vía intermedia en el flujode agua situada entre los altos potenciales hídricosdel suelo y los más bajos de la atmósfera.• El transporte se realiza a corta distancia, a travésde las paredes celulares o de célula a célula y largadistancia a través del xilema.• La intensidad del flujo de agua dependedirectamente del gradiente de Ψ y está en razóninversa de las resistencias, conectadas en serie oen paralelo. Suelo – planta – atmósfera.
  12. 12. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 12
  13. 13. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 13
  14. 14. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 14El movimiento de agua en la raíz• El valor del Ψ suelo de la solución del suelo raravez es inferior a -0,1 MPa. Puesto que latranspiración genera fácilmente un valor de Ψpara el xilema radical de -0,5 MPa hasta – 2 a -3MPa en la hoja, en consecuencia el agua semoverá a través de la raíz en respuesta algradiente de potencial.• El agua entra en una raíz primaria por:Epidermis → capa cortical → endodermiscon la banda de Caspary → periciclo →tejido vascular.
  15. 15. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 15Vías de transporteTeóricamente existen tres vías:• Apoplasto, ruta externa al protoplasto, viena a darse através del continuo de P.C. externo a la M.C.• Simplasto, se da cuando el agua atraviesa la P.C. y elplasmalema, para entrar al citoplasma y se conecta conlas células adyacentes a través de los plasmodesmos.• Simplasto-vacuola. Existe la posibilidad que el aguaatraviesa tanto elplasmalema como el tonoplasto, de talmanera que la vacuola pasaría a ser parte integral de lavía de transporte.La banda de Caspary impregnada de lignina y suberina,impide el movimiento de agua a través del apoplasto. Lamuerte de las raíces conduce auna reducción en laresistencia al movimiento de agua.
  16. 16. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 16
  17. 17. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 17
  18. 18. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 18En raíces de los árboles• En árboles, la mayor parte del sistemaradical consta de raíces viejas muysuberificadas. Probablemente, gran partedel agua absorbida por estas raícespenetrará a través de las numerosasfisuras que se originan en la peridermis yfelodermis que rodea el tejido vascularsecundario.
  19. 19. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 19Presión radical• Si el tallo de una planta herbácea bien desarrollada se que orte,esto indica la presencia de una presión ejercida por la raíz llamadapresión radical, y se puede medir con un manómetro.• Igualmente cuando una planta se desarrolla en condiciones de muybaja transpiración, con el sistema radical en un medio bien aireado,húmedo y caluroso, frecuentemente aparecerán gotitas de líquidoen los ápices y márgenes de las hojas, a este proceso se llamaGUTACIÓN. Las gotas salen a través de los hidátodos y se debe ala presión radical.• La raíz se comporta como un osmómetro, al favorecer la entradade agua eb los vasos xilemáticos y originar una presión hidrostáticaen el interior del cilindro central.• Una presión de 0,1 MPa podría hacer subir agua casi 10 m; pero nose ha demostrado la existencia de PR en todas las especies.
  20. 20. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 20Transporte por el xilema• El transporte de agua en el xilema depende delgradiente de potencial hídrico y de lascaracterísticas anatómicas de los vasos ytraqueidas.• En las angiospermas, el agua se mueveprimordialmente a través de vasos que formanlargos tubos que pueden tener muchos metrosde longitud y oscilan entre 20 y 700 μm dediámetro.• En gimnospemas el elemento conductor es latraqueida, que son más cortas (< 5 mm) yestrechas (<30 μm) que los vasos.
  21. 21. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 21• El transporte de agua en el xilema se produce porflujo masivo.• El flujo total por conducto o caudal, qv (m3.s-1), esfunción de la viscosidad del líquido, η (Pa.s), delgradiente de presión hidrostática, ∆P (Pa), delradio del capilar, r(m), y de la longitud del mismo, l(m):• El caudal es inversamente proporcional a laresistencia del capilar al flujo (R):R = ∆P/ qvqv = πr4∆ P8 η l
  22. 22. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 22• Las velocidades máximas del flujo observadasen tallos de diferentes árboles oscilan desde0,3-0,8 mm s-1en coníferas y 0,2 – 1,7 mm s-1enespecies de duramen con poro difuso (Populos,Acer) hasta valores de 1,1-12,1 mm s-1en lasespecies de duramen con poros en anillos(Fraxinus, Ulmus). En especies herbáceas, lacorriente de agua xilemática puede llegar aalcazar velocidades de hasta 28 mm s-1(100 m h-1)
  23. 23. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 23La ascensión de agua en la planta
  24. 24. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 24El flujo de agua• Se puede explicar por la teoría de la TENSIÓN –COHESIÓN.• La transpiración crea el gradiente de potencial hídrico,creando un flujo de masa continuo.• La transpiración, viene ha ser la energía que mueve elflujo hídrico.• La columna de agua en el xilema se hace muy inestablea medida que aumenta la tensión, generando pequeñasbúrbujas de aire (cavitación), que se fusionan generandobúrbujas más grandes (embolias), causandoobstrucción.• Estas burbujas pueden ser eliminadas por tensionespositivas, tales como las efectuadas por presión radical.
  25. 25. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 25
  26. 26. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 26
  27. 27. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 27TRANSPIRACIÓNArmando Martín Eneque Puicón, Blgo.
  28. 28. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 28TRANSPIRACIÓN• Es la pérdida de agua en la planta en forma de vapor.• Más del 90% se escapa por las hojas, mediante los estomas.Aunque unapequeña cantidad se agua se puede perder a través de las lenticelas, enla corteza del tallo y ramas jóvenes.• El proceso de transpiración está muy ligado a la anatomía (cutícula).• Los estomas puede ocupar hasta un 70% del volumen foliar total.• Los sitios de evaporación están localizados tanto en las cavidades sub-estomáticas, como en las paredes celulares externas de las célulasepidémicas, siempre que no exista un engrosamiento importante.• Una superficie mojada, expuesta al aire, cede tanto más vapor de aguapor unidad de tiempo y área cuanto mayor sea el gradiente de presiónde vapor entre la superficie y el aire.• La transpiración y el movimiento del agua a través de la planta sepresenta incluso, en condiciones de humedad elevada, cuando el aireestá saturado con vapor de agua.• A lo largo de la vida de una planta, aprox. Un 95% de agua absorbida sepierde por transpiración.
  29. 29. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 29Los estomas• Desempeñan un papel vital en el mantenimiento de lahomeostasis de la planta.• Los estomas son poros situados en la superficie foliar quepermiten el intercambio de gases y cuyo diámetro varía porcambios en la turgencia de las células oclusivas.• Se encuentra en tejidos verdes, como en la superficie hoja(anfiestomáticas o hipoestomática), y en el caso de losárboles, solo se presenta en la epidermis inferior.• El estoma consta de un poro rodeado de dos célulasoclusivas o de guarda en forma de riñón o, en gramíneas yciperáceas, en forma de pesas de gimnasia.• El movimiento estomáticos dependen de cambios en lapresión de turgencia, tanto de las células oclusivas comode las células epidérmicas adyacentes.
  30. 30. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 30
  31. 31. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 31Los estomas
  32. 32. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 32
  33. 33. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 33El control estomático equilibra dos requisitoscontrapuestos:- Conservación de agua- obtención de CO2 para la fotosíntesis.• La luz y la concentración intercelular deCO2 controlan la abertura estomática enrelación con la demanda fotosintética deCO2. Baja cc de CO2, estimula la aberturaestomática y viceversa. En mayoría deplantas los estomas se abren en presenciade la luz y se cierran en la oscuridad(plantas CAM, es al contrario)
  34. 34. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 34• La diferencia de presión de vapor entreala hoja y el aire, los niveles de ác.Abscísico en el apoplasto foliar y algunaseñal no bien conocida procedente de lasraíces, controlan la abertura estomáticaen relación con el suministro de agua.
  35. 35. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 35Respuesta estomática a diversas condiciones• El modelo con dosmáximos, con cierreestomático parcial ocompleto al mediodía, esm,uy corriente enárboles. El dosel de unbosque puede llegar atranspirar una cantidadconsiderable de agua,especialmente si el aireestá seco y latemperatura es elevada.En estos casos, el cierreestomático al mediodíuapuede impedir la emboliay la cavitación.
  36. 36. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 36Funciones de la transpiraciónOrigina la corriente transpiratoria que transportarápidamente los nutrientes desde las raíces alas partes aéreas en crecimiento.Enfría las hojas cuando el tiempo es caluroso, ola luz es potente.No obstante, en su conjunto, la transpiración esmás un mal necesario que una ventaja, y lanecesidad de obtener CO2 entra en conflictodirectamente con la necesidad de conservar elagua.
  37. 37. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 37Factores que afectan la transpiración• Radiación• Déficit de presión de vapor de aire.• ºT.• Velocidad del viento.• Suministro de agua.• Área foliar.• Estructura y exposición foliares.• Resistencia estomática.• Capacidad de absorción del sistemaradical.
  38. 38. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 39Medición de la transpiraciónSTEM GAUGES 9 to 32 mm Micro sensores desde 2 a 5 mmSensores para troncos desde 32 hasta 125mm
  39. 39. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 40Equipos para medir Pot.• Cámara de de presión de Scholander
  40. 40. • El método gravimétrico y el de medida de la pérdida devapro de agua son los más utilizados para cuantificar latranspiración.• El mét. Gravimétrico, consiste en determinar el peso quepierde la planta debido a la transpiración. Se puede medirtambién en campo, usando los Lisímetro, que consiste engrandes recipientes rellenos de suelo, que se apoyan sobredispositivos de pesada y cuyo conjunto se entierra en elsuelo.• Para cuantificar la transpiración mediante el estudio de lapérdida de vapor de agua, se encierra una hoja o una ramaen una cámara transparente dotada con flujo de aire. Latranspiración se estima como la diferencia de contenidohídrico entre el aire que entra y sale de la cámara.• Una técnica que, probablemente, será de gran valor, se basaen la determinación de la intensidad transpiratoria a partir deestimaciones de la velocidad del flujo de savia.
  41. 41. • La transpiración en ecosistemas naturales agran escala es difícil de medir y, normalmente,se estima de forma indirecta. Aquí elinvestigador calcula esencialmente un balancehídrico, considerando tanto los aportes(precipitación) como las pérdidas(almacenamiento en el suelo, drenaje,escorrentía, etc.). Se considera que latranspiración equivale a la diferencia entreaportes y pérdidas.
  42. 42. A. Eneque Puicón, Blgo. F.R.N.R. - Fisiología Vegetal 44Eficiencia en el uso de agua (WUE)• Es una medida de la efectividad de los estomas enmaximizar la fotosíntesis reduciendo, al mismo tiempo, lapérdida de agua (hoja).• En un cultivo (productividad)WUE p = Materia seca o Rend. del Cult.(kg ha-1)agua consumida en evapotrans. (kg ha-1)• La eficiencia transpiratoria de C4 suele ser el doble de lasC·3WUEph = ___Abs.neta de CO2 (umol m-2s-1)___Tasa transpiratoria (mmol H2Om-2s-1

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