Relaciones hidricas BV 2016

IMPORTANCIA DEL AGUA
Tres partes de la superficie terrestre están
cubierta por agua.
El agua es la molécula más abundante en la
superficie terrestre.
La poca disponibilidad de la misma, limita la
productividad de algunos ecosistemas.
IMPORTANCIA DEL AGUA PARA LAS PLANTAS.
Constituye entre el 80 al 90 % del peso del
protoplasma celular.
Casi todas las reacciones químicas celulares tienen
lugar en un medio acuoso.
· Determina la turgencia celular y por lo tanto el
sostén de la planta.
· Es vehículo de entrada y transporte de sustancias e
iones.
Regula la temperatura, evitando el
sobrecalentamiento.
IMPORTANCIA DEL AGUA PARA LAS PLANTAS.
Constituye las distintas partes de las plantas:
Parte de la planta
Cont. de agua (%)
Frutos
84 -94
Hojas
77-98
Tallos
48-94
Raíces
71-93
Semillas
5-11
1
ESTRUCTURA
MOLECULAR DEL AGUA
ESTRUCTURA MOLECULAR
DEL AGUA
ESTADOS DEL DEL AGUA
2
• Gran calor específico.
El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en
romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura desciende
más lentamente que la de otros líquidos a medida que va
liberando energía al enfriarse. Esta propiedad permite al
citoplasma acuoso servir de protección para las moléculas
orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.
PROPIEDADES
FISICOQUIMICAS
DEL AGUA.ppt
el 06/12/2010 10:20 por
MARCELA CALVACHE
GARCIA
Elevado calor de vaporización.
A 20ºC se precisan 540 calorías para evaporar un
gramo de agua, lo que da idea de la energía necesaria
para romper los puentes de hidrógeno establecidos
entre las moléculas del agua líquida y, posteriormente,
para dotar a estas moléculas de la energía cinética
suficiente para abandonar la fase líquida y pasar al
estado de vapor.
PROPIEDADES
FISICOQUIMICAS
DEL AGUA.ppt
el 06/12/2010 10:20 por
MARCELA CALVACHE
GARCIA
Cohesión: la mutua interacción entre las moléculas es
incrementada por los puentes hidrógenos.
Adhesión: Es la atracción de las moléculas de agua a la fase
sólida, por ejemplo pared celular, etc.
La cohesión, adhesión y tensión superficial del agua dan origen a
un fenómeno denominado capilaridad, el cual consiste en el
movimiento ascendente del agua por un tubo capilar.
PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL AGUA
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MOVIMIENTO DEL AGUA
Difusión: Es el movimiento de las sustancias desde regiones
de alta energía libre a regiones de menor energía libre,
debido a la agitación térmica aleatoria.
Ley de difusión de Fick.
La difusión depende del tamaño y forma de la molécula, y el
gradiente de concentración de la sustancia.
Primera Ley de Fick: Js: dm = - D. dc
dt
dx
C: concentración (moles/litro); X: distancia (cm); Js:
densidad de flujo, ó la cantidad de sustancia que atraviesa
una unidad de área por unidad de tiempo; D: es el coeficiente
de difusión, el cual depende del tamaño de la molécula. (-):
se debe a que la difusión se realiza de mayor a menor
concentración.
MOVIMIENTO DEL AGUA
Flujo masal: Este movimiento ocurre a largas distancias y
consiste en el movimiento de un grupo de moléculas en
masa, muy frecuentemente en respuesta a un gradiente
de presión.
Tasa de volumen: r4
8
dP
dx
(r) del mismo, el gradiente de presión y la viscosidad ( ), aunque
esta última tiene cambios insignificante en la planta.
Cavitación: hay formación de burbujas de aire en la
columna de agua y se produce ruptura de tal columna.
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MOVIMIENTO DEL AGUA
Ósmosis: Características osmóticas de la célula vegetal.
Es una forma especial de difusión, en la que el solvente
agua se mueve a través de una membrana de
permeabilidad selectiva, la misma permite más fácilmente
el movimiento de agua y otras pequeñas sustancias no
cargadas.
La dirección del movimiento del agua esta determinado
por el gradiente de potencial químico del agua.
La ósmosis es una combinación de difusión a través de la
bicapa de la membrana y flujo de masas a través de los
poros de la membrana. (aquaporinas).
MOVIMIENTO DEL AGUA
PRESIÓN OSMÓTICA. Es la presión hidrostática que se debe
aplicar a una solución que se halla separada del solvente puro
por una membrana semipermeable, para impedir la ósmosis.
Podemos decir también, que la presión osmótica es la presión
hidrostática extra que se debe aplicar a la solución para que
potencial hídrico sea igual al del agua pura.
su
Los americanos Peter Agre
(Johns Hopkins) y Roderick
MacKinnon (Rockefeller),
ganaron el Premio Nóbel de
Química por la identificación
de los canales que transportan
agua y los que lo hacen con
iones.
Acuoporinas
(B.L. de Groot and H. Grubmüller: Science 294, 2353-2357).
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El potencial químico (µ) del agua es una expresión de la energía libre.
En termodinámica , la energía libre representa el potencial de realizar
trabajo. Estrictamente el (µ) del agua es la variación de la energía
libre del agua en un punto. Realizar trabajo mecánico, metabólico,
división, crecimiento entre otros. El (µ) del agua es afectado por:
Temperatura. Al aumentar la temperatura aumenta el potencial
químico del agua, ya que ésta es una medida de la energía cinética
de las moléculas.
Presión. La presión aumenta el potencial químico del agua, ya que
aumenta su energía libre.
Concentración. Al aumentar la concentración de soluto disminuye
el potencial químico del agua, ya que la atracción entre soluto y
solvente disminuye la energía libre de las moléculas de agua.
POTENCIAL AGUA
El potencial agua del
agua, es la diferencia
entre el potencial
químico del agua (Ψa)
en un estado dado
(sistema) y su relación
con el potencial de la
misma sustancia en un
estado estándar, que
en este caso es el agua
pura (µº) a 25º C y a
1 atmósfera de presión
La relación entre Ψa y
µ se describe:
Ψa = µ - µº
Unidades de presión
Métrico
Megapascal
1 (Mpa.)
Bar
10 (bar.)
Atmosf. técnica
10,2 (atm.)
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POTENCIAL OSMOTICO
El efecto de añadir un soluto al agua produce un efecto
entrópico lo cual disminuye la energía libre del agua.
La presión osmótica ( O) con signo negativo ( = - ( O). En la
célula ( O) es siempre negativo. Cuando se diluye una solución
el valor de ( O) aumenta, hasta alcanzar el valor de cero a
dilución infinita.
El efecto entrópico mencionado con anterioridad se puede
observar un cambio de las propiedades coligativas y ello va a
depender del número de las partículas disueltas
Una reducción de la presión de vapor de la solución
Incremento del punto de ebullición
Disminución del punto de congelamiento.
POTENCIAL OSMOTICO
Para soluciones diluidas y que no se disocian, el
potencial osmótico se puede calcular:
Ecuación de Van´t Hoff.
O = C. R. T
C = concentración en moles/ litro
R =constante de los gases ( 0,082 litro. atm/ ºK . mol)
T = Temperatura ºK
N = número de partículas en que se disocia el compuesto
(Se utiliza en soluciones iónicas)
POTENCIAL TURGENCIA ( t)
Cuando ingresa agua a la célula se produce un pequeño
exceso de presión hidrostática de las membranas
celulares contra la pared celular, el plasmalema presiona
contra la pared celular.
Los valores que puede adquirir el  t varían desde cero
hasta valores idénticos a los del  o con signo positivo; en
el caso de células transpirantes el valor del  t puede ser
negativo debido al desarrollo de tensiones negativas; esto
sucede en el xilema cuyas células no contienen
citoplasma.
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POTENCIAL MATRICO ( m)
Existen coloide como proteínas y celulosas en suspensión
en el citoplasma, que interaccionan con la fase sólida
(radicales libres de superficie) y se produce la adsorción
del agua, restándole energía libre al sistema. En células
muy vacuoladas este valor es despreciable.
En el suelo ocurre con las
arcillas y materia orgánica
POTENCIAL GRAVIMETRICO ( G)
Depende de:
h: la altura, su efecto es de 0.1 MPa en 10
metros de altura.
pw: densidad del agua
g: aceleración de la gravedad
Por lo general en un tejido el valor de este potencial
es despreciable.
RESUMIENDO
El estado del agua en las plantas se expresa a
través del concepto de:
POTENCIAL HIDRICO
w
8
COMPONENTES DE
w
w =  S +  P +  m + g
Gravedad
Matriz
Potencial de pared
Potencial osmótico
Trabajando a niveles celulares
finalmente llegamos a:
w = s + p
RELACIONES HIDRICAS EN LAS CELULAS VEGETALES
Plant Physyiology. Topic 3.7. Dr. Peter v. Sengbusch, University
of Hamburg. http://www.plantphys.net/article.php?ch=3&id=31
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DIAGRAMA DE HÖFLER
Rel. de potenciales y Volumen celular
Plasmólisis
incipiente
p
w
s
POTENCIAL AGUA EN EL SUELO
http://almez.cnice.mecd.es/jrem0000/dpbg/2bch-ctma/tema8/horizonte-suelo.jpg
SUELO
La fase sólida del suelo representa
entre el 40-70 % del espacio.
Esta fase esta constituida por
minerales y sustancia orgánica.
Ácido húmico
Ácido fúlvico
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http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/text.htm
POTENCIAL AGUA EN EL SUELO
POTENCIAL AGUA EN EL SUELO
La fase líquida circula a través del espacio poroso,
queda retenida en los huecos del suelo y está en
constante competencia con la fase gaseosa.
POTENCIAL AGUA EN EL SUELO
Agua higroscópica. Absorbida directamente de la humedad
atmosférica, forma una fina película que recubre a las partículas del suelo.
No está sometida a movimiento, no es asimilable por las plantas (no
absorbible). Está fuertemente retenida a fuerzas superiores a 31 atm.
Agua capilar. Contenida en los tubos capilares del suelo. Dentro de
ella distinguimos el agua capilar absorbible y la no absorbible.
i) Agua capilar no absorbible. Se introduce en los tubos
capilares más pequeños <0.2 micras. Está muy fuertemente retenida y no
es absorbible por las plantas; la fuerza de succión es de 31-15 atmósferas.
ii) Agua capilar absorbible
Es la que se encuentra en tubos
capilares de 0.2-8 micras. Es un
agua absorbible por las plantas.
Es agua útil para la vegetación,
constituye la reserva durante los
períodos secos. Está fuertemente
absorbida; la fuerza de retención
varia entre 15 a 1 atm.
11
POTENCIAL AGUA EN EL SUELO
Agua gravitacional. No está retenida en el suelo
De flujo lento. La que circula por poros comprendidos
entre 8 y 30 micras de diámetro. Tarda de 10 a 30 días en
atravesar el suelo y en esos días es utilizable por las plantas.
De flujo rápido. La que circula por poros mayores de
30 micras. Es un agua que no queda retenida en el suelo y es
eliminada al subsuelo, pudiendo alcanzar el nivel freático. Es
un agua inútil, ya que cuando está presente en el suelo los
poros se encuentran totalmente saturados de agua, el medio
es asfixiante y las raíces de las plantas no la pueden tomar.
POTENCIAL AGUA EN EL SUELO
Capacidad de campo: es la cantidad de agua que puede
tener un suelo cuando se pierde el agua gravitacional de
flujo rápido, después de pasados unos dos días de las
lluvias (se habrá perdido algo de agua por evaporación).
La fuerza de retención del agua variará para cada suelo,
pero se admite generalmente una fuerza de succión de 1/3
de atmósfera y corresponde a poros <30 micras.
Punto de marchitamiento. Es cuando el agua
disponible en el suelo, queda retenida con una fuerza de
succión mayor que las de absorción de las raíces de las
plantas,a partir de lo cual se produce la plasmólisis de las
células de las plantas. El agua contenida corresponde al
agua higroscópica más el agua capilar no absorbible.
Ricardo Mata –
Club Fotog. Guatemala
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Capacidad
de campo
ACNA
ACA
ACA
AGUA UTIL
AGFL
AGFL
AGFR
AGUA EN EL SISEMA SUELO - PLANTA
AGUA EN EL SISEMA
SUELO - PLANTA
PMP
Glicófitas
Ap. 16 atm
PMP
Xerófitas
Ap. 31 atm
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VARIACIONES DIARIAS DEL POTENCIAL AGUA
EN EL SISTEMA SUELO - PLANTA
Como medir
humedad del suelo?
Para que sirve medir
la humedad del
suelo?
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Download Free GIS Maps,
ArcGIS Shapefiles & Geospatial
Data for Digital Cartography
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TEMATICA AGUA: Problemas
Tenemos dos células A y B que se sumergen en diferentes
soluciones:
A
Pot. Turgencia  0.3 MPa
Pot. Osmótico  - 1.2 MPa
Pot. mátrico
 - 0.2 MPa
Pot. Agua

?????
Solución externa  - 0.8 MPa
B
Pot. Turgencia 
0.1 MPa
Pot. Osmótico  - 4 Mpa
Pot. mátrico  - 0.2 MPa
Pot. Agua

?????
Solución externa  - 1.5 MPa
Calcule el Potencial agua de cada célula; luego indique hacia donde
se mueve el agua en cada célula en particular.
TEMATICA AGUA: Problemas
Tenemos un tejido cuyos valores son los siguientes: Pot.
Turgencia  1.4 atms; Pot. Osmótico  - 4 atms. Calcule el Pot.
Agua. Si luego sumergimos este tejido en una solución de NaCl
0.5 M cuya disociación es de un 10 %, cómo será el movimiento
del agua ?.
Tenemos dos células A y B que se sumergen en diferentes
soluciones:
A
B
Pot. Turgencia 
0.3 MPa
Pot. Turgencia 
0.1 MPa
Pot. Osmótico  - 0.7 MPa
Pot. Osmótico
 - 2.5 MPa
Pot. mátrico
 - 0.2 MPa
Pot. mátrico
 - 0.2 MPa
Pot. Agua

?????
Pot. Agua

?????
Solución externa  - 0.9 MPa
Solución externa  - 1.3 Mpa
Calcule el Potencial agua de cada célula; luego indique hacia donde
se mueve el agua en cada célula en particular.
TEMATICA AGUA: Problemas
Tenemos un tejido cuyos valores son los siguientes: Pot.
Turgencia  0.4 atms; Pot. Osmótico  - 2 atms; Pot. mátrico
= -0.3. Calcule el Pot. Agua. Si luego sumergimos este tejido
en una solución de NaCl 0.1 M, cómo será el movimiento del
agua ?.
Tenemos dos células cuyos valores son:
A
B
Wt = 3 atm
Wt = 4 atm
Ws = - 9 atm
Ws = - 8 atm
Ambas células se sumergen en una solución de WW = - 0.01 atm.
Cómo será el movimiento del agua entre ambas células, y entre
cada célula y la solución
Calcule el WW de una solución que contiene SO4Na2 0.5 M
60% disociado.
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