Transcript Tema 4. Mecanismos de Absorción de agua en las plantas

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 sueloplanta-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 a
través de los
estomas
Evaporación desde los
espacios aéreos intercelulares
a la atmósfera
Conducción
hacia arriba
por el xilema
Entrada por
los pelos
radicales
 Transporte dentro del
xilema (tallos y venas foliares)
Transporte a través de las
raíces
Transporte en el suelo
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
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 de
Tallo y Hojas
Tallo:
- A través del xilema: Afectado por el Diámetro y
longitud de vasos y traqueidas determinan flujo
- Se puede presentar cavitación por tensión
(déficit hídrico)
Hojas
• Afectado por resistencias a la transpiración.
• Deben mantener Ψ suficientemente bajo (por
evaporación del agua en las paredes del
mesófilo)
• Movimiento del agua del xilema a las células del
mesófilo (ósmosis)
Cavitación
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
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
Dado que los tejidos
vasculares en la raíz
están rodeados por
la endodermis, los
iones no tienden a
salir del xilema.
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.
Agua
(A) Aspecto al iniciar la experiencia.
(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
TEMPERATURA
MECANISMO PASIVO
(TRANSPIRACIÓN)
MECANISMO ACTIVO
(PRESION RADICAL)
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
REQUERIMIENTOS DE CONDICIONES
INHERENTES A PLANTA EN EL PROCESO DE
ABSORCIÓN DE AGUA
MECANISMO
PASIVO
(TRANSPIRACIÓN)
MECANISMO
ACTIVO
(PRESION RADICAL)
TODAS LAS ESPECIES
ALGUNAS ESPECIES
SISTEMA RADICAL
INDISPENSABLE
INDISPENSABLE
UN BUEN DESARROLLO
CELULAS CORTICALES
VIVAS, SANAS
SUPERFICIE
EVAPORANTE
INDISPENSABLE
NO INDISPENSABLE
ESPECIE VEGETAL
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
INDISPENSABLE
ESPECIE VEGETAL
TODAS
INDISPENSABLE
ALGUNAS
CONDICIONES QUE AFECTAN LOS
PROCESOS DE ABSORCIÓN DE AGUA
1. Disponibilidad
de agua en el
suelo
AGUA EN EL SUELO
Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda
•
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
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 déficit hídrico:
mayor en la mañana y menor en la tarde: ritmo
diario de Ψ en la planta
• Un balance de agua negativo provoca
disminución del crecimiento de la planta
RELACION ENTRE Transpiración y Absorción
(BALANCE HIDRICO)