Transcript Tema 3 Transpiración Modi - Mis Clases fisiologia vegetal

Universidad Centroccidental
Lisandro Alvarado
Decanato de Agronomía
Departamento de Ciencias Biológicas
Fisiología Vegetal
TEMA 3
LA TRANSPIRACIÓN
Ingº Agrº MSc María Elena Arboleda
 Pérdida de agua en forma de vapor a
través de los estomas, cutícula y
lenticelas
 La diferencia entre transpiración y
evaporación, es que en la primera el
escape de vapor de agua está controlado
en gran medida por las resistencias
foliares a la difusión, las cuales no se
encuentran en la evaporación desde una
superficie libre
Para producir un Kg de maíz seco se
transpiran 600 Kg de agua
 Del total de agua absorbida del suelo
sólo un 1% se incorpora a la biomasa por
procesos metabólicos y bioquímicos.
 Casi toda el agua se pierde por los
estomas cuando estos abren para captar
CO2
 Causa reducciones importantes en la
productividad, lo cual se traduce en
pérdidas económicas y fracasos de
muchas empresas agrícolas
 El potencial hídrico de la planta, es
decir, LA DISPONIBILIDAD DE AGUA,
está determinado por la humedad del
suelo (absorción, suministro de agua) y
por la transpiración (pérdida de agua)
 La transpiración incluye dos etapas:
1) evaporación del agua desde las paredes de
las células del mesófilo a los espacios
aéreos
2) difusión del vapor de agua desde los
espacios aéreos del mesófilo hasta el
exterior
Agua
evaporada
desde los estomas de
las hojas
Movimiento de
agua a través de la
planta
Agua absorbida
por las raíces
FUERZA IMPULSORA DE LA
TRANSPIRACIÓN
• La fuerza que impulsa la transpiración
es la diferencia de potencial hídrico
entre el espacio aéreo subestomático
y la atmósfera externa
• Como la traspiración es pérdida de
agua en forma de vapor esta
diferencia
de
potenciales
la
expresamos
como
gradientes
de
presión de vapor
 Las pérdidas de agua por transpiración
(Velocidad de transpiración) dependen
de:
a) gradiente de Presión de Vapor entre los
espacios aéreos de las hojas (PV hoja) y el
aire externo (PV atmósfera)
b) de la resistencia a la difusión
T=
PVh – Pvatm
Rest + Rcl
• Presión de Vapor: presión ejercida por las
moléculas de agua contra la superficie y paredes de la
cámara subestomática.
• Se asume que la cámara subestomática se encuentra
saturada de vapor de agua
• La atmósfera que rodea la hoja generalmente está
insaturada y tienen un contenido de agua muy bajo
Se crea un gradiente de presión de vapor
entre la hoja y la atmósfera externa que es
la fuerza que impulsa la transpiración
Para que el agua pueda salir de la hoja debe
existir un gradiente de presión de vapor, lo
cual quiere decir que la PV de la hoja debe
ser mayor que la PV del ambiente
PVh: depende de la disponibilidad hídrica de
la planta.
PVatm: depende de la temperatura (radiación
solar) y humedad relativa del aire
RESISTENCIAS A LA DIFUSIÓN DEL
AGUA DENTRO DE LA PLANTA
 raíz : absorción de agua
 tallo : transporte de agua
 Hojas: intercambio hídrico:
Estomas y cutícula.
La capa límite
RESISTENCIA FOLIAR
 Resistencia estomática: depende del número de
estomas por unidad de área foliar, de su geometría
y del grado de apertura. Esta es la resistencia que
limita la transpiración en la mayoría de las plantas
Rest: a. Número y forma
b. Apertura estomática
Resistencia
cuticular:
depende
de
las
características de la cutícula foliar. La importancia
ecológica de esta resistencia es notable en las
plantas de zonas áridas, donde los valores de esta
resistencia alcanzan valores mucho más elevados
que las mesófitas, lo cual se traduce en menores
tasas de transpiración
Resistencia de la capa límite: capa de aire casi
saturado de vapor y de relativa calma, que se
encuentra por inmediatamente por encima de la
superficie foliar. Su resistencia es proporcional
a su espesor.
Rcl: a. Morfología foliar (forma y tamaño)
b. Velocidad del viento
Morfologia y Fisiología de los estomas
Ostiolo
Célula adyacente
Célula guarda
MOVIMIENTOS ESTOMATICOS
Los movimientos estomáticos son debidos
a cambios de turgencia dentro de las
células oclusivas. Como la turgencia está
determinada por la cantidad de agua (Ψ=
Ψp + Ψs), estos cambios pueden
producirse
por
modificaciones
del
potencial hídrico pasivas (hidropasivo) o
activas (hidroactivas) que incluyen la
modificación del potencial osmótico.
APERTURA ESTOMATICA
APERTURA ESTOMATICA
Célula Guarda
Célula Acompañante
OHOH-
H2O
H+
H+
OH-
H+
Vacuola
ATP
OHOH-
H+
H+
H+
ADP OH-
H+
OH- H+
Apoplasto
(paredes celulares)
APERTURA ESTOMATICA
Célula guarda
Célula Acompañante
K+
K+
ATP
H+
H+
ADP
Almidón
Malato
Cl-
APERTURA ESTOMATICA
Célula guarda
Célula Acompañante
Malato
K+
K+
Cl-
K+
K+
ClMalato
H2O
pH apoplástico:
Desciende
Permanece bajo
K+
K+
K+
K+
OH-
H+
ATP
H+
Cl-
OHCl-
Cl-
ADP + Pi
K+
K+
H+
H+
Sube
Malato2-
Malato2-
ADP + Pi
Cl-
Malato2-
H+
H2 O
H+
Malato2OH-
Ácido
málico
H+
ATP
OAA
CO2
Almidón
pH celular:
5.2  5.6
Primera etapa
de la apertura
estomática
5.6
Segunda etapa
de la apertura
estomática
5.6  5.2
Cierre
estomático
H+
Apertura Estomática
• La luz activa la bomba de protones y permite la
producción de ATP
• El ATP impulsa las bombas de protones (ATPasa),
las cuales extruden protones hacia el exterior de
la célula (apoplasto)
• Al salir los protones la membrana se hiperpolariza
(el potencial eléctrico dentro de la célula se hace
más negativo)
• La hiperpolarización de la membrana abre los
canales de potasio y el ión entra en respuesta a la
diferencia de potenciales o al gradiente de cargas
a largo de la membrana
Apertura Estomática
• La acumulación de cargas negativas produce un
gradientes de pH que favorece la entrada de
cloruros transportado junto con el H+ al
interior de la celula.
• El ácido oxalacético se reduce a ácido málico y
este se transforma en malato.
• La acumulación de solutos (potasio, cloro y
malato) dentro de las células oclusivas hace
más negativo su potencial osmótico e hídrico,
estableciéndose un gradiente de potencial
hídrico entre las células guardas y las
adyacentes
• El agua se mueve por osmosis de las células
adyacentes a las células guardas, aumenta la
presión de turgor y el estoma abre
Movimientos estomáticos
CIERRE ESTOMATICO
 Hidropasivo
 Hidroactivo
 Falta de luz (oscuridad)
 Estrés hídrico (ABA)
Nota:
La apertura y cierre de los estomas es el
mecanismo de regulación mas importante de
la pérdida de agua en las plantas.
En condiciones favorables, la apertura
estomática ocurre durante el dia y cierre por
la noche en plantas mesofíticas
Resumen: FACTORES QUE AFECTAN LA
APERTURA ESTOMÁTICA
 AGUA
 LUZ
Intensidad
Calidad
 Concentración de CO2
Temperatura
Hormona ABA (ácido abscisico)
FACTORES QUE AFECTAN LA
TRANSPIRACIÓN
Internos
 Resistencias a la difusión del agua
 Edad Fisiológica
 Tamaño y Posición de la hoja
(horizontal, vertical) (Afectan
estomas y capa límite)
FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSPIRACIÓN
Externos
(afectan
estomática)
la
apertura
 Disponibilidad de agua en el suelo
 Luz
 Temperatura del aire
 Humedad Relativa
 Vientos
Efecto de la temperatura en la apertura estomática
Efecto de la vel.del viento en la apertura estomática
C
A
P
A
L
Í
M
I
T
E
Efecto de la vel.del viento en la Transpiración
Efecto del cierre estomático en la Transpiración
Efecto del Déficit Hídrico en la Transpiración
P
o
t
e
n
c
i
a
l
H
í
d
ri
c
o
Efecto de la temperatura de la hoja en la
transpiración
• Temperatura
•
•
•
•
(ºC)
15
20
25
PVh
(g/m3)
12,9
17,3
23,1
Pvatm
(g/m3)
12,1
12,1
12,1
Transpiración
(g/dm2.h)
0,5
1,3
2,5
La transpiración aumentará:
•Cuanto mayor flujo de H2O circule por el
xilema
•Cuanto mayor sea la apertura de los
estomas
•Cuanto menor sea la humedad del ambiente
(humedad relativa)
•El viento también favorece la transpiración
IMPORTANCIA DE LA TRANSPIRACION
 Es la causa principal de la absorción y movimiento
de agua en las plantas, al establecer los gradientes de
potenciales hídricos
 Concede un efecto refrigerante a las hojas cuando las
condiciones ambientales son extremas
 Evita el agrietamiento de los frutos, por exceso de
turgencia
 Transporte de elementos minerales desde la solución
del suelo a toda la planta
 Permite mantener la estructura en tejidos no
lignificados
METODOS PARA MEDIR LA TRANSPIRACION
Gravimetrico (Lisímetros)
Pérdida de vapor de agua
Equipos especiales
Papel impregnado en Cloruro de cobalto
Nujol-Xilol
Balance hídrico ( para ecosistemas naturales)