Régimen hídrico

PROPIEDADES DEL AGUA El agua es un hidruro líquido debido a que sus moléculas son polares y forman puentes de hidrógeno entre sí, esta propiedad se denomina COHESIÓN. Esta propiedad causa un aumento en las temperaturas de fusión y ebullición y permite que las columnas finas de agua lleguen sin romperse hasta la cima de un árbol.

ARREGLO DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA Las moléculas de agua están empacadas en estado líquido debido a los puentes de hidrógeno. Existen muchas más moléculas de agua líquida por unidad de volumen que en su estado sólido (hielo). Por esta razón el agua se expande cuando se congela, es menos densa que su estado líquido y daña los tejidos al congelarse.

ARREGLO DE LAS MOLÉCULAS DEL AGUA

POTENCIAL QUÍMICO (µ) La variación de la energía libre (energía libre de Gibbs) del agua en un punto, debido a una variación δn de moles de agua que entran o salen de este punto, siendo constantes los otros parámetros (temperatura, presión, etc.) µ= (δG/δn)

POTENCIAL HÍDRICO (ψ) La capacidad de las moléculas de agua para moverse en un sistema particular. Es una medida de la energía libre del agua en el sistema. Es el resultado de fuerzas de orígenes diversos (osmótica, capilar, de imbibición, turgente, etc.) que liga el agua al suelo o a los diferentes tejidos del vegetal.

EN TÉRMINOS ENERGÉTICOS: ψ = El trabajo que se debe suministrar a una unidad de masa de agua ligada al suelo, o a los tejidos de una planta, para convertirla de este estado de unión a uno de referencia (agua pura o agua libre: ψ=0) a la misma temperatura y presión atmosférica. Por lo tanto los potenciales del agua ligada son negativos.

DIMENSIONES  

Relación entre ψ y µ  

TERMINOLOGÍA  

TERMINOLOGÍA Ψm = potencial mátrico. Es negativo y expresa el efecto de los microcapilares y las superficies de las paredes y componentes celulares en la retención de agua. Ψg = componente gravitacional, consecuencia de diferencias en energía potencial debidas a la diferencia de altura con el nivel de referencia, siendo positivo si es superior al de referencia y negativo si es inferior al mismo. Se toma en cuenta al considerarse el movimiento de los árboles.

POTENCIAL HÍDRICO TOTAL La suma algebraica de los componentes en un sistema particular: Ψ = ψp + ψs + ψm + ψg

POTENCIAL HÍDRICO EN LAS CÉLULAS VEGETALES Ψ = Ψp + ψs + ψm Se suele incluir ψm en ψs por la dificultad de decidir si las partículas son solutos o sólidos. La célula parenquimática (pero no la halófita y adulta) suele comportarse como un osmómetro, por lo que la contribución de la matriz se desprecia (ψm): Ψ = Ψp + ψs

FASES DE LA CÉLULA ADULTA Pared celular elástica Citoplasma con núcleo y organelos Vacuola central, que contiene: solución diluida de azúcares, iones, ácidos orgánicos, etc.

VACUOLA Puede ocupar hasta el 80-90% del volumen total de la célula. Está rodeada por el tonoplasto (membrana semipermeable) Se considera que los intercambios de agua celular están controlados por la vacuola. La célula parenquimática se comporta como un osmómetro.

POTENCIAL OSMÓTICO CELULAR ψs Es negativo y expresa el efecto de los solutos en la solución celular. Está determinado por la concentración de sustancias osmóticamente activas en la vacuola y es = presión osmótica del jugo vacuolar. Los valores en las células totalmente hidratadas es muy cercano a 0.

POTENCIAL DE PRESIÓN ψP Es positivo y representa la presión ejercida por el protoplasto contra la pared celular. Presión de Turgencia.- El aumento del volumen vacuolar al entrar el agua en la célula y ejercer una presión sobre las paredes celulares. Presión de Pared.- La presión desarrollada en dirección opuesta, de igual magnitud que la anterior.

POTENCIAL DE PRESIÓN CELULAR ψP Representado por la presión de pared que actúa como una presión hidrostática y aumenta el estado energético del agua en la célula. Tiene valores positivos siempre que la vacuola ejerza presión sobre las paredes circundantes.

PLASMÓLISIS INCIPIENTE Ψp = 0 La vacuola deja de hacer presión sobre las paredes. Contracción vacuolar. Ocasionalmente se han reportado valores negativos de ψp

POTENCIAL MÁTRICO CELULAR ψm Es negativo y expresa el efecto de los microcapilares y las superficies de paredes y componentes celulares en la retención del agua. Es consecuencia de las fuerzas que retienen moléculas de agua por capilaridad, adsorción e hidratación, principalmente en la pared celular y el citoplasma.

PARED CELULAR Las microfibrillas de celulosa entrelazadas crean varios microcapilares que retienen al agua por tensión superficial.

CITOPLASMA El agua es adsorbida en varias moléculas y coloides. Ψm hace más evidente su efecto a medida que el contenido de agua disminuye.

SISTEMA SUELO COMPOSICIÓN Proporciones variables de partículas de roca. Materia orgánica Solución del suelo Aire en su espacio poroso

La capacidad de retención de agua del suelo dada por:   La capacidad de retención de agua del suelo dada por: Tamaño y naturaleza química de sus partículas. La carga eléctrica superficial de las partículas y la manera en que se disponen.

ABSORCIÓN DE AGUA POR LAS RAÍCES La absorción de agua por las raíces provoca una deshidratación local del suelo → adhesión del agua más firmemente a las partículas de su potencial mátrico → presión negativa o succión → disminución del potencial hídrico del suelo. Movimiento del agua de las partes más húmedas a las más secas por gradientes de potencial mátrico por flujo masivo

CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DEL SUELO Es una medida de la facilidad con la que el agua se mueve a través de él. Depende de: el tipo de suelo y de su contenido de agua.

CAPACIDAD DE CAMPO (PROPIEDAD DEL SUELO) El estado del suelo al estar totalmente mojado después de haber sido drenado por gravedad. Su potencial hídrico es próximo a cero. A medida que se seca su potencial hídrico se hace negativo.

PORCENTAJE DE MARCHITEZ PERMANENTE (DE LA PLANTA) Contenido hídrico del suelo con el cual las plantas se marchitan. Punto en el que las plantas son incapaces de extraer agua cuando el potencial hídrico del suelo es inferior a -1.5 MPa.

AGUA DISPONIBLE El agua que existe entre la capacidad de campo y el porcentaje de marchitez permanente. En este margen el agua no está uniformemente disponible. También se debe considerar el tamaño de las partículas del suelo.

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS DEL SUELO SUELO ARENOSO.- Tamaño de partículas grandes menor área superficial para retener agua (“ligero”). SUELO ARCILLOSO.- Tamaño de partículas pequeñas, mayor área superficial para retener agua (“pesado”). ᴪ<arenosos

MOVIMIENTO DEL AGUA EN LA PLANTA Está regido por gradientes de potencial hídrico. Es un proceso totalmente PASIVO. Su movimiento puede facilitarse a través de las proteínas llamadas ACUAPORINAS (canales selectivos de agua) localizadas en las membranas celulares.

PENETRACIÓN DEL AGUA A LA MEMBRANA CELULAR

LOCALIZACIÓN MÁS FRECUENTE DE LAS ACUAPORINAS Tipos de Células: epidérmicas endodérmicas Tejidos Vegetales: Parénquima xilemático

REGULACIÓN DE LAS FUNCIONES DE LAS ACUAPORINAS Se abren o cierran para aumentar o disminuir el flujo de agua. Su número puede aumentar o disminuir. La dirección del transporte o fuerza motriz para el movimiento de agua no cambian.

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN Y ACTIVIDAD DE LAS ACUAPORINAS Reguladas por la fosforilación de la proteína que forma el canal. Reguladas también por: pH, concentración de Ca, heteromerización, por especies reactivas de oxígeno. Pueden alterar su permeabilidad en respuesta a factores de estrés como salinidad, sequía, frío, anoxia y ritmos circadianos.

OTRAS ACTIVIDADES DE LAS ACUAPORINAS  

TIPOS DE MOVIMIENTO DEL AGUA FLUJO MASIVO.- El movimiento del agua y solutos de manera conjunta y en una dirección debido a las diferencias de presión. DIFUSIÓN.- Las moléculas de agua se mueven en todas direcciones. La mayoría se mueve hacia una dirección en particular.

MOVIMIENTO DEL AGUA HACIA LA PLANTA Se presenta a lo largo de gradientes de disminución de energía libre, expresado comúnmente como diferencias de ᴪ. El agua se mueve desde zonas de mayor a menor potencial hídrico. Dentro de la planta ᴪ es más elevado en las raíces y disminuye progresivamente en el tallo, el valor más bajo está en las hojas.

POTENCIAL HÍDRICO EN EL SISTEMA SUELO-PLANTA-AGUA

  La permeabilidad de las membranas celulares al agua determina la velocidad del movimiento de la misma a través de las células hacia toda la planta.

FUNCIONES DEL ÁCIDO ABSCÍSICO Su concentración aumenta en condiciones de déficit hídrico. Funciones: Aumenta la conductividad hidráulica. Aumenta el gradiente de potencial hídrico.

FLUJO DE AGUA EN EL SISTEMA SUELO-PLANTA-AGUA