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Tema 4. Mecanismos de Absorción de agua en las plantas Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda.

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1 Tema 4. Mecanismos de Absorción de agua en las plantas Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda

2 Permanentemente hay en la planta un movimiento ascendente de agua. El movimiento del agua en la planta es un Flujo Másico ocurre por las diferencias de potencial hídrico La absorción de agua consiste en su desplazamiento desde el suelo hasta la raíz, y es la primera etapa del flujo hídrico en el sistema continuo suelo- planta-atmósfera. Agua en las plantas

3 MECANISMOS DE ABSORCIÓN DE AGUA PASIVO: Transpiración Teoría de la cohesión T.Coheso-tenso-transpiratoria ACTIVO: Osmótico, quimiosmótico Presión Radical

4 Mecanismo pasivo Teoría de la Tensión-Cohesión Fuerza Motriz: Transpiración –Diferencia de Presión de Vapor: hoja-Atmósfera Cohesión en el xilema –Columnas de agua en el xilema estan sometidas a tensión Absorción de Agua del suelo –La tensión es transmitida a la raíz y por diferencias de potencial hídrico ocurre la absorción No requiere de energía metabólica: el flujo de agua se debe a la tensión que genera la transpiración.

5 MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACION)

6 Teoria Coheso-Tenso-Transpiratoria

7 Contínuo Suelo- Planta- Atmósfera La Velocidad del transporte de agua a través del continuo S-P-A: Evaporación desde los espacios aéreos intercelulares a la atmósfera Transporte dentro del xilema ( tallos y venas foliares ) Transporte a través de las raíces Transporte en el suelo Evaporación a través de los estomas Conducción hacia arriba por el xilema Entrada por los pelos radicales

8 MECANISMO PASIVO Absorción de agua en el suelo por el Sistema Radical

9 Raiz: Vías de movimiento del agua - APOPLASTICA - SIMPLASTICA: TRANSMEMBRANA ACUAPORINAS

10 Raíz: Vías de movimiento del agua

11 Proteínas transportadoras de agua= Acuaporinas, forman canales de agua No regulan la dirección de flujo Incrementan la permeabilidad de las membranas celulares Raíz: Vías de movimiento del agua: ACUAPORINAS

12 Mecanismo pasivo: transporte a través del Tallo - A través del xilema: Afectado por el Diámetro y longitud de vasos y traqueidas que determinan el flujo del agua - Se puede presentar cavitación por tensión (déficit hídrico) Cavitación

13 Movimiento del agua del xilema a las células del mesófilo ocurre por ósmosis Afectado por resistencias a la transpiración. Deben mantener Ψ suficientemente bajo (por evaporación del agua en las paredes del mesófilo) Mecanismo pasivo: transporte a través de las Hojas

14 MECANISMO ACTIVO U OSMOTICO Si el sistema radical se mantiene en condiciones aeróbicos, buen suministro de agua y nutrientes, se puede observar al cortar una planta en la base del tallo la secreción de agua. Esta agua es impulsada por una fuerza originada en la raíz: Presión Radical

15 Presión Radical Dado que los tejidos vasculares en la raíz están rodeados por la endodermis, los iones no tienden a salir del xilema. Cuando cesa la transpiración los iones arrastrados se acumulan en el apoplasto del cilindro central de las raíces: Implica menor Ψ y consiguiente entrada de agua : Se Genera una Presión Positiva o Presión Radical La acumulación de iones en el interior de la raíz puede implicar consumo de ATP: proceso activo

16 Mecanismo activo MANIFESTACIONES: GUTACIÓN EXUDACIÓN

17 Mecanismo activo Ocurre en condiciones de suelos bien húmedos y tasas de transpiración bajas: Se generan presiones positivas en la raíz que impulsan el agua a a salir

18 (A) Demostración de la presión radical en una raíz cortada conectada a un tubo conteniendo agua y mercurio. (A) Aspecto al iniciar la experiencia. La presión radical Agua Mercurio Raíz (B) (B) Tras un período de tiempo, el agua absorbida por la raíz empuja la columna de mercurio hacia arriba.

19 MECANISMO ACTIVO No se presenta en todas las especies vegetales Valores de presión positiva muy bajos (0,1- 0,5 MPa) para árboles de mas de 50 m de altura Se presenta con perioricidad No ocurre si la transpiración es activa, ya que las columnas de agua en el xilema en esta caso están sometidas a tensión

20 MECANISMOS PASIVO y ACTIVO En Común Transporte de agua líquida en sentido acrópeto a través del xilema Movimiento del agua se debe a las diferencias de potencial hídrico establecidas Tanto la gutación como la transpiración implican pérdida de agua por las hojas: en forma líquida o vapor (por mecanismos diferentes)

21 REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES AMBIENTALES ATMOSFERICAS MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACIÓN) MECANISMO ACTIVO (PRESION RADICAL) TEMPERATURAALTASBAJAS Estomas cerrados, mayor HR, menor GPV LUZALTA INTENSIDADBAJA INTENSIDAD Estomas cerrados, menor GPV HRBAJA Mayor GPV ALTA Menor GPV GPV= gradiente de potencial de vapor

22 REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES INHERENTES A PLANTA EN EL PROCESO DE ABSORCIÓN DE AGUA MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACIÓN) MECANISMO ACTIVO (PRESION RADICAL) ESPECIE VEGETAL TODAS LAS ESPECIESALGUNAS ESPECIES SISTEMA RADICAL INDISPENSABLE UN BUEN DESARROLLO CELULAS CORTICALES VIVAS, SANAS SUPERFICIE EVAPORANTE INDISPENSABLENO INDISPENSABLE

23 DIFERENCIAS ENTRE LOS MECANISMOS DE ABSORCIÓN DE AGUA MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACIÓN) MECANISMO ACTIVO (PRESION RADICAL) GRADIENTE DE POTENCIAL HIDRICO GRADIENTE DE POTENCIAL DE VAPOR ACUMULACIÓN DE ELEMENTOS MINERALES CONDICIONES AMBIENTALES Alta Luminosidad y Temperatura, Baja HR Baja luminosidad y temperatura, alta HR ESTOMAS ABIERTOSCERRADOS SUPERFICIE EVAPÓRANTE INDISPENSABLENO INDISPENSABLE SISTEMA RADICAL INDISPENSABLE ESPECIE VEGETAL TODASALGUNAS

24 CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 1. Disponibilidad de agua en el suelo

25 AGUA EN EL SUELO CAPACIDAD DE CAMPO (CC): contenido de agua que queda en el suelo luego de ser saturado con agua (riego, precipitación) y haber drenado libremente perdiendo el agua gravitacional PUNTO DE MARCHITES PERMANENTE (PMP): contenido de agua donde el potencial hídrico edáfico es tan negativo que las plantas no recuperan su turgidez, aun cuando el proceso de transpiración haya cesado (o se colocan en cámara húmeda)

26 Disponibilidad de DE AGUA en el SUELO Depende de: 1.a. Temperatura del suelo Que Afecta: Energía cinética del agua Viscosidad del agua Permeabilidad de las membranas Respiración Cortical (ATP, crecimiento) Crecimiento de raíces

27 1.b. Aireación del suelo Deficiencia de O 2 Afecta: Crecimiento Sistema Radical Permeabilidad de las membranas Respiración (crecimiento y producción de ATP) Disponibilidad de DE AGUA en el SUELO Depende de:

28 1.c. Composición y concentración de la solución del suelo Afecta: Potencial hídrico del suelo de agua Disponibilidad de DE AGUA en el SUELO Depende de:

29 CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 2. Eficiencia de la raíces Depende de: Crecimiento Radical (Extensión) Permeabilidad Resistencia al flujo de agua Capacidad de Absorción y acumulación de elementos minerales

30 CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 3. Existencias de FUERZAS IMPULSORAS DEL MOVIMIENTO DEL AGUA (Gradiente de Potencial Hídrico) 3.a Transpiración (mecanismo pasivo) : Gradiente de PV 3.b Presión Radical (mecanismo activo): Concentración de solutos

31 EJEMPLOS CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA

32 Efecto de la temperatura del suelo en la transpiración

33 + Azide: inhibidor de la respiración Control: sin inhibidor Efecto de la presión radical en el volumen de exudados

34 Efecto del anegamiento del suelo en la absorción Duración del anegamiento

35 Transpiración y Absorción de Agua: Balance Hídrico La absorción de agua sigue a la transpiración La transpiración provoca el déficit hídrico: mayor en la mañana y menor en la tarde: ritmo diario de variacion del Ψ en la planta Un balance de agua negativo provoca disminución del crecimiento de la planta

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37 RELACION ENTRE Transpiración y Absorción (BALANCE HIDRICO)


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