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

Agua en las plantas 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. 

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

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.

MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACION)

Teoria Coheso-Tenso-Transpiratoria

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

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

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

Raíz: Vías de movimiento del agua

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

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

Mecanismo pasivo: transporte a través de las Hojas 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 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

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

Mecanismo activo MANIFESTACIONES: GUTACIÓN EXUDACIÓN

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

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

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

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)

REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES AMBIENTALES ATMOSFERICAS MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACIÓN) MECANISMO ACTIVO (PRESION RADICAL) TEMPERATURA ALTAS BAJAS Estomas cerrados, mayor HR, menor GPV LUZ ALTA INTENSIDAD BAJA INTENSIDAD Estomas cerrados, menor GPV HR BAJA Mayor GPV ALTA Menor GPV GPV= gradiente de potencial de vapor

CELULAS CORTICALES VIVAS, SANAS REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES INHERENTES A PLANTA EN EL PROCESO DE ABSORCIÓN DE AGUA MECANISMO PASIVO (TRANSPIRACIÓN) MECANISMO ACTIVO (PRESION RADICAL) ESPECIE VEGETAL TODAS LAS ESPECIES ALGUNAS ESPECIES SISTEMA RADICAL INDISPENSABLE UN BUEN DESARROLLO CELULAS CORTICALES VIVAS, SANAS SUPERFICIE EVAPORANTE NO INDISPENSABLE

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 ABIERTOS CERRADOS SUPERFICIE EVAPÓRANTE INDISPENSABLE NO INDISPENSABLE SISTEMA RADICAL ESPECIE VEGETAL TODAS ALGUNAS

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

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)

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

Disponibilidad de DE AGUA en el SUELO Depende de: 1.b. Aireación del suelo Deficiencia de O2 Afecta: Crecimiento Sistema Radical Permeabilidad de las membranas Respiración (crecimiento y producción de ATP)

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

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

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

CONDICIONES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA EJEMPLOS

Efecto de la temperatura del suelo en la transpiración

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

Efecto del anegamiento del suelo en la absorción Duración del anegamiento

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

RELACION ENTRE Transpiración y Absorción (BALANCE HIDRICO)