Pérdida de agua de las plantas

PÉRDIDA DE AGUA POR
LAS PLANTAS
Vías de pérdida de agua
El agua se pierde en las plantas en forma:
1- Líquida: Por gutación.
2- Gaseosa: Por difusión.
Pérdida de agua en forma de vapor
El vapor de agua se pierde:
A- Difusión cuticular: Por lo general es de
aproximadamente un 5 %, ya que la cutícula está
diseñada para evitar la desecación.
B- Difusión en Peridermis (superficie suberizada
con lenticelas).
C- Difusión estomática: Es la mayor parte del agua
que se evapora en las plantas.
Transpiración
Se entiende por transpiración la pérdida de
agua, en forma de vapor, a través de las
distintas
partes
de
la
planta,
mayoritariamente
por
los
estomas,
localizados en su gran mayoría en las hojas.
Causa de la transpiración
Es un proceso espontáneo que se da por diferencias de potencial
hídrico entre la atmósfera, la superficie de las plantas y el suelo.
suelo > planta > atmósfera
suelo >
- 0,5 MPa
xilema raíz >
-0,6 MPa
xilema tallo >
-0,8 MPa
hoja >
atmósfera
-0.8 MPa
-95 MPa
El potencial hídrico de la atmósfera
El potencial hídrico de la atmósfera está determinado por:
1- La Humedad Relativa del aire, que a su vez depende de la
temperatura, de modo que las situaciones de atmósfera cálida y seca
determinarán valores de  atmósfera muy bajos y elevados flujos
transpiratorios.
2- La velocidad del viento. Las corrientes de aire se llevan el vapor
de agua que rodea la superficie foliar, y hace más acusado el
gradiente de concentración de vapor de agua entre el interior de la
hoja y el aire circundante. Por lo tanto, el viento acelera la
evaporación de las moléculas de agua del interior de la hoja.
La estructura de la hoja
El agua se evapora en la hoja
El agua se evapora en las cavidades subestomáticas,
sobre todo en la pared epidérmica externa próxima al
poro, así como en las paredes externas de las células
epidérmicas.
La energía proporcionada por el sol calienta el sitio y
provoca una agitación térmica responsable de la
evaporación.
Si la superficie está mojada, se genera más vapor, lo cual
crea un gradiente de concentración entre el exterior e
interior.
Evaporación del agua en hojas
Velocidad de la transpiración
El flujo de la transpiración depende de
varios aspectos que ofrecen resistencia,
entre los que están los relacionados con la
difusión y con la anatomía de la hoja.
El factor que más influye
en la
transpiración (flujo transpiratorio) es la
abertura de los estomas.
Velocidad de la transpiración
Por difusión la distancia promedio que puede
recorrer recorrer el agua desde donde se evapora
hasta la atmósfera es 10-3 metros.
Si el coeficiente de difusión del vapor de agua en
la atmósfera es 2.4X10-5, el tiempo en recorrer
esa distancia es:
T= 10-3/ 2.4X10-5 = 0,042 segundos.
Por lo tanto, la difusión funciona bien en estos
niveles
Velocidad de la transpiración
La velocidad o tasa de la transpiración depende del gradiente de
concentración de la presión de vapor.
TT= Concentración Vapor agua hoja - Concentración Vapor agua aire
------------------------------------------------------------------------------Resistencia del estoma + Resistencia de la capa borde
Resistencia de la capa borde
Está determinada por su grosor, que a su vez depende de:
a- Viento: Viento la remueve y puede favorecer la
desecación.
b- Anatomía de la hoja:
i- Vellosidad (reduce el viento)
ii- Tamaño y forma de la hoja
iii- Hundimiento del estoma
Resistencia del estoma
Es uno de los aspectos más determinantes
y fundamentales para el control de la
transpiración, ya que los estomas se abren
y cierran según la necesidad de la planta.
El estoma
Es un poro de la epidermis, rodeado de dos
células oclusivas (guardias o guardianas)
Tipos de estomas
Existen dos modelos básicos de
estomas, con algunas variantes:
a: con células guardias arriñonadas,
común
en
dicotiledóneas
y
monocotiledóneas no herbáceas ni
palmas, así como gimnospermas y
helechos.
b- Con células guardianas en forma
de teléfono, común en hierbas y
palmas.
Este
tienen
células
subsidiarias.
En las arriñonadas las células
subsidiarias pueden estar ausentes.
Células epidérmicas maíz
Obsérvese las células guardas en forma de teléfono y la
abundancia de cloroplastos.
Número de estomas en las hojas
Las hojas, según la
especie, pueden tener
estomas
en
ambas
superficies. Pueden ser
epiestomáticas,
hipoestomáticas
o
anfiestomáticas.
Algunos cactos pueden
tener en promedio 1000
estomas por cm2 y ciertos
árboles
de
bosques
deciduos pueden alcanzar
100000 estomas por cm2.
Frecuencia de estomas en el envés de la
hoja de algunas especies
Especie
Estomas por cm2
Allium cepa
17500
Zea mays
10800
Helianthus annus
17500
Vicia faba
7500
Pinus sylvestris
12000
Cyclanthus bipartitus
11200
Genoma sp
2300
Podocarpus pittieri
12400
Control del movimiento estomático
El estoma se abre y se cierra según la turgencia de las células
guardias:
Si las células guardias se llenan de agua, el estoma se abre.
Si las células guardias pierden agua, el estoma se cierra.
La anatomía de las células guardias permite que el poro se
cierre o abra, debido a la disposición de las microfibrillas
de celulosa de la pared celular o al engrosamiento de una
parte de ésta.
Mecanismo fisiológico de abertura estoma
Cuando el estoma se va a abrir, una ATPasa del la membrana de la
célula guarda bombea H al exterior y lo acumula en el apoplasto,
generando un gradiente electrosmótico de H.
El gradiente electroosmótico favorece la entrada de potasio,
mediante un mecanismo activo secundario.
La acumulación de K+ provoca un efecto osmótico que favorece la
entrada de agua y vuelve a la célula turgente.
Para equilibrar las cargas, se produce también la entrada de cloruro,
favorecido por un gradiente de pH.
Para equilibrar cargas se tiene también la participación del anión
malato procedente del ácido málico.
Participación del Ácido málico
El ácido málico se ioniza y produce los aniones
malato que equilibran cargas y los H+ de la
bomba que activa el ingreso de K+.
Este ácido málico puede proceder de la enzima
PEP carbolxilasa que fija CO2.
El almidón también puede producir malato.
Cierre del estoma
Las células guardas excluyen el K+ y Cl-, lo
cual favorece la salida de agua y la pérdida de
turgencia de la célula guarda.
También puede salir malato.
En la mayoría de las plantas el estoma se abre
generalmente en la mañana y se cierra en la
tarde, pero a medio día hay una tendencia a
cerrarlos.
El postasio es muy abundante en la mañana,
pero en la tarde parece ser que la sacarosa es
el soluto más importante para la abertura del
estoma.
Por lo tanto, el cierre al final del día parece
estar más asociado con la disminución de
sacarosa.
Otros factores que controlan el estoma
Luz azul: Cuando se irradia con luz azul se estimula la
apertura.
Ritmos circadianos: Asociados probablemente a la luz
controlan el moviomiento estomático al amanecer o
atardecer.
Concentración de CO2: Disminución de CO2 en la célula
guarda abre el estoma y aumento lo cierra.
Ácido abscísico: Altos niveles de ABA cierran el estoma.
Resumen de factores que afectan
la transpiración
Los más importantes son:
Luz
Temperatura
Humedad
Viento.
¿Es la transpiración un mal?

La mayor parte del agua que las plantas
absorben (por lo general 99%) se pierde
por transpiración, lo cual puede parecer
exagerado e innecesario.

Para algunos estos es un error evolutivo.

Por otro lado la cantidad de agua necesaria
para producir materia orgánica es muy
elevada.
¿Es la transpiración un mal?
Se ha estimado que una planta de maíz
debe transpirar 600 Kg de agua para
producir un Kg de granos de maíz seco, y
para producir un Kg de biomasa seca
(incluyendo hojas, tallos y raíces) debe
transpirar 225 Kg de agua.
Parece demasiada agua para poco materia
orgánica.
Pero…
Se podría decir que la transpiración es un
mal necesario, ya que sí los estomas no se
abren no penetra el CO2 requerido para la
fotosíntesis
Importancia de la transpiración
Ж Favorece la absorción y genera el transporte
de sustancias.
Ж Efecto refrigerante de la superficie foliar.
Baja la temperatura hasta 3 ºC respecto a la
atmosférica. El calor de evaporación del agua
es aproximadamente 600 cal g-1. Esa pérdida
de calor enfría la superficie foliar.
Importancia de la transpiración
Ж Se ha sugerido que la transpiración es necesaria para el
crecimiento normal de las plantas, ya que ayuda a mantener
un estado de turgencia óptimo. Cuando las plantas crecen en
una atmósfera saturada de humedad, presentan un aspecto suave y
carnoso, que puede ser el resultado de una gran absorción de agua,
que causa un mayor alargamiento celular.
Ж Las plantas terrestres casi nunca están en un estado de turgencia
óptimo, aunque la savia celular pueda tener una presión osmótica
alta, como en algunas halófitas de 200 atm.
Si la transpiración es un mal…
Es un mal necesario y de importancia
vital para las plantas y la vida como
tal.
Los estomas son el sitio de salida de
agua y de ingreso de CO2, por lo
tanto, debe haber un equilibrio entre
la fotosíntesis y la transpiración.